Merge tag 'trace-v4.12-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rostedt...
[sfrench/cifs-2.6.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 <linux/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 <linux/notifier.h>
77 #include <net/net_namespace.h>
78 #include <net/ip.h>
79 #include <net/protocol.h>
80 #include <net/route.h>
81 #include <net/tcp.h>
82 #include <net/sock.h>
83 #include <net/ip_fib.h>
84 #include <trace/events/fib.h>
85 #include "fib_lookup.h"
86
87 static int call_fib_entry_notifier(struct notifier_block *nb, struct net *net,
88                                    enum fib_event_type event_type, u32 dst,
89                                    int dst_len, struct fib_info *fi,
90                                    u8 tos, u8 type, u32 tb_id)
91 {
92         struct fib_entry_notifier_info info = {
93                 .dst = dst,
94                 .dst_len = dst_len,
95                 .fi = fi,
96                 .tos = tos,
97                 .type = type,
98                 .tb_id = tb_id,
99         };
100         return call_fib_notifier(nb, net, event_type, &info.info);
101 }
102
103 static int call_fib_entry_notifiers(struct net *net,
104                                     enum fib_event_type event_type, u32 dst,
105                                     int dst_len, struct fib_info *fi,
106                                     u8 tos, u8 type, u32 tb_id)
107 {
108         struct fib_entry_notifier_info info = {
109                 .dst = dst,
110                 .dst_len = dst_len,
111                 .fi = fi,
112                 .tos = tos,
113                 .type = type,
114                 .tb_id = tb_id,
115         };
116         return call_fib_notifiers(net, event_type, &info.info);
117 }
118
119 #define MAX_STAT_DEPTH 32
120
121 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
122 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
123
124 typedef unsigned int t_key;
125
126 #define IS_TRIE(n)      ((n)->pos >= KEYLENGTH)
127 #define IS_TNODE(n)     ((n)->bits)
128 #define IS_LEAF(n)      (!(n)->bits)
129
130 struct key_vector {
131         t_key key;
132         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
133         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
134         unsigned char slen;
135         union {
136                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
137                 struct hlist_head leaf;
138                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
139                 struct key_vector __rcu *tnode[0];
140         };
141 };
142
143 struct tnode {
144         struct rcu_head rcu;
145         t_key empty_children;           /* KEYLENGTH bits needed */
146         t_key full_children;            /* KEYLENGTH bits needed */
147         struct key_vector __rcu *parent;
148         struct key_vector kv[1];
149 #define tn_bits kv[0].bits
150 };
151
152 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, kv[0].tnode[n])
153 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
154
155 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
156 struct trie_use_stats {
157         unsigned int gets;
158         unsigned int backtrack;
159         unsigned int semantic_match_passed;
160         unsigned int semantic_match_miss;
161         unsigned int null_node_hit;
162         unsigned int resize_node_skipped;
163 };
164 #endif
165
166 struct trie_stat {
167         unsigned int totdepth;
168         unsigned int maxdepth;
169         unsigned int tnodes;
170         unsigned int leaves;
171         unsigned int nullpointers;
172         unsigned int prefixes;
173         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
174 };
175
176 struct trie {
177         struct key_vector kv[1];
178 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
179         struct trie_use_stats __percpu *stats;
180 #endif
181 };
182
183 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn);
184 static size_t tnode_free_size;
185
186 /*
187  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
188  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
189  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
190  */
191 static const int sync_pages = 128;
192
193 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
194 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
195
196 static inline struct tnode *tn_info(struct key_vector *kv)
197 {
198         return container_of(kv, struct tnode, kv[0]);
199 }
200
201 /* caller must hold RTNL */
202 #define node_parent(tn) rtnl_dereference(tn_info(tn)->parent)
203 #define get_child(tn, i) rtnl_dereference((tn)->tnode[i])
204
205 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
206 #define node_parent_rcu(tn) rcu_dereference_rtnl(tn_info(tn)->parent)
207 #define get_child_rcu(tn, i) rcu_dereference_rtnl((tn)->tnode[i])
208
209 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
210 static inline void node_set_parent(struct key_vector *n, struct key_vector *tp)
211 {
212         if (n)
213                 rcu_assign_pointer(tn_info(n)->parent, tp);
214 }
215
216 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER(tn_info(n)->parent, p)
217
218 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
219  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
220  */
221 static inline unsigned long child_length(const struct key_vector *tn)
222 {
223         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
224 }
225
226 #define get_cindex(key, kv) (((key) ^ (kv)->key) >> (kv)->pos)
227
228 static inline unsigned long get_index(t_key key, struct key_vector *kv)
229 {
230         unsigned long index = key ^ kv->key;
231
232         if ((BITS_PER_LONG <= KEYLENGTH) && (KEYLENGTH == kv->pos))
233                 return 0;
234
235         return index >> kv->pos;
236 }
237
238 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
239  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
240  * all of the bits in that key are significant.
241  *
242  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
243  *
244  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
245  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
246  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
247  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
248  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
249  * correct key path.
250  *
251  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
252  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
253  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
254  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
255  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
256  *
257  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
258  * have many different meanings.
259  *
260  * Example:
261  * _________________________________________________________________
262  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
263  * -----------------------------------------------------------------
264  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
265  *
266  * _________________________________________________________________
267  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
268  * -----------------------------------------------------------------
269  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
270  *
271  * tp->pos = 22
272  * tp->bits = 3
273  * n->pos = 13
274  * n->bits = 4
275  *
276  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
277  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
278  * point we do not use them for anything.
279  *
280  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
281  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
282  * 'n' among tp's children.
283  *
284  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tp->pos - 1) - "S" - are skipped bits
285  * for the node n.
286  *
287  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
288  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
289  *
290  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
291  * n's child array, and will of course be different for each child.
292  *
293  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos -1) - "u" - are completely unknown
294  * at this point.
295  */
296
297 static const int halve_threshold = 25;
298 static const int inflate_threshold = 50;
299 static const int halve_threshold_root = 15;
300 static const int inflate_threshold_root = 30;
301
302 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
303 {
304         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
305         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
306 }
307
308 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
309 {
310         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
311 }
312
313 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
314         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
315 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
316         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
317
318 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
319 {
320         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
321
322         if (!n->tn_bits)
323                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
324         else
325                 kvfree(n);
326 }
327
328 #define node_free(n) call_rcu(&tn_info(n)->rcu, __node_free_rcu)
329
330 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
331 {
332         size_t size;
333
334         /* verify bits is within bounds */
335         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
336                 return NULL;
337
338         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
339         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
340
341         if (size <= PAGE_SIZE)
342                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
343         else
344                 return vzalloc(size);
345 }
346
347 static inline void empty_child_inc(struct key_vector *n)
348 {
349         ++tn_info(n)->empty_children ? : ++tn_info(n)->full_children;
350 }
351
352 static inline void empty_child_dec(struct key_vector *n)
353 {
354         tn_info(n)->empty_children-- ? : tn_info(n)->full_children--;
355 }
356
357 static struct key_vector *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
358 {
359         struct key_vector *l;
360         struct tnode *kv;
361
362         kv = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
363         if (!kv)
364                 return NULL;
365
366         /* initialize key vector */
367         l = kv->kv;
368         l->key = key;
369         l->pos = 0;
370         l->bits = 0;
371         l->slen = fa->fa_slen;
372
373         /* link leaf to fib alias */
374         INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
375         hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
376
377         return l;
378 }
379
380 static struct key_vector *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
381 {
382         unsigned int shift = pos + bits;
383         struct key_vector *tn;
384         struct tnode *tnode;
385
386         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
387         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
388
389         tnode = tnode_alloc(bits);
390         if (!tnode)
391                 return NULL;
392
393         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tnode, TNODE_SIZE(0),
394                  sizeof(struct key_vector *) << bits);
395
396         if (bits == KEYLENGTH)
397                 tnode->full_children = 1;
398         else
399                 tnode->empty_children = 1ul << bits;
400
401         tn = tnode->kv;
402         tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
403         tn->pos = pos;
404         tn->bits = bits;
405         tn->slen = pos;
406
407         return tn;
408 }
409
410 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
411  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
412  */
413 static inline int tnode_full(struct key_vector *tn, struct key_vector *n)
414 {
415         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
416 }
417
418 /* Add a child at position i overwriting the old value.
419  * Update the value of full_children and empty_children.
420  */
421 static void put_child(struct key_vector *tn, unsigned long i,
422                       struct key_vector *n)
423 {
424         struct key_vector *chi = get_child(tn, i);
425         int isfull, wasfull;
426
427         BUG_ON(i >= child_length(tn));
428
429         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
430         if (!n && chi)
431                 empty_child_inc(tn);
432         if (n && !chi)
433                 empty_child_dec(tn);
434
435         /* update fullChildren */
436         wasfull = tnode_full(tn, chi);
437         isfull = tnode_full(tn, n);
438
439         if (wasfull && !isfull)
440                 tn_info(tn)->full_children--;
441         else if (!wasfull && isfull)
442                 tn_info(tn)->full_children++;
443
444         if (n && (tn->slen < n->slen))
445                 tn->slen = n->slen;
446
447         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
448 }
449
450 static void update_children(struct key_vector *tn)
451 {
452         unsigned long i;
453
454         /* update all of the child parent pointers */
455         for (i = child_length(tn); i;) {
456                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
457
458                 if (!inode)
459                         continue;
460
461                 /* Either update the children of a tnode that
462                  * already belongs to us or update the child
463                  * to point to ourselves.
464                  */
465                 if (node_parent(inode) == tn)
466                         update_children(inode);
467                 else
468                         node_set_parent(inode, tn);
469         }
470 }
471
472 static inline void put_child_root(struct key_vector *tp, t_key key,
473                                   struct key_vector *n)
474 {
475         if (IS_TRIE(tp))
476                 rcu_assign_pointer(tp->tnode[0], n);
477         else
478                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
479 }
480
481 static inline void tnode_free_init(struct key_vector *tn)
482 {
483         tn_info(tn)->rcu.next = NULL;
484 }
485
486 static inline void tnode_free_append(struct key_vector *tn,
487                                      struct key_vector *n)
488 {
489         tn_info(n)->rcu.next = tn_info(tn)->rcu.next;
490         tn_info(tn)->rcu.next = &tn_info(n)->rcu;
491 }
492
493 static void tnode_free(struct key_vector *tn)
494 {
495         struct callback_head *head = &tn_info(tn)->rcu;
496
497         while (head) {
498                 head = head->next;
499                 tnode_free_size += TNODE_SIZE(1ul << tn->bits);
500                 node_free(tn);
501
502                 tn = container_of(head, struct tnode, rcu)->kv;
503         }
504
505         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
506                 tnode_free_size = 0;
507                 synchronize_rcu();
508         }
509 }
510
511 static struct key_vector *replace(struct trie *t,
512                                   struct key_vector *oldtnode,
513                                   struct key_vector *tn)
514 {
515         struct key_vector *tp = node_parent(oldtnode);
516         unsigned long i;
517
518         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
519         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
520         put_child_root(tp, tn->key, tn);
521
522         /* update all of the child parent pointers */
523         update_children(tn);
524
525         /* all pointers should be clean so we are done */
526         tnode_free(oldtnode);
527
528         /* resize children now that oldtnode is freed */
529         for (i = child_length(tn); i;) {
530                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
531
532                 /* resize child node */
533                 if (tnode_full(tn, inode))
534                         tn = resize(t, inode);
535         }
536
537         return tp;
538 }
539
540 static struct key_vector *inflate(struct trie *t,
541                                   struct key_vector *oldtnode)
542 {
543         struct key_vector *tn;
544         unsigned long i;
545         t_key m;
546
547         pr_debug("In inflate\n");
548
549         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
550         if (!tn)
551                 goto notnode;
552
553         /* prepare oldtnode to be freed */
554         tnode_free_init(oldtnode);
555
556         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
557          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
558          * point to existing tnodes and the links between our allocated
559          * nodes.
560          */
561         for (i = child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
562                 struct key_vector *inode = get_child(oldtnode, --i);
563                 struct key_vector *node0, *node1;
564                 unsigned long j, k;
565
566                 /* An empty child */
567                 if (!inode)
568                         continue;
569
570                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
571                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
572                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
573                         continue;
574                 }
575
576                 /* drop the node in the old tnode free list */
577                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
578
579                 /* An internal node with two children */
580                 if (inode->bits == 1) {
581                         put_child(tn, 2 * i + 1, get_child(inode, 1));
582                         put_child(tn, 2 * i, get_child(inode, 0));
583                         continue;
584                 }
585
586                 /* We will replace this node 'inode' with two new
587                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
588                  * original children. The two new nodes will have
589                  * a position one bit further down the key and this
590                  * means that the "significant" part of their keys
591                  * (see the discussion near the top of this file)
592                  * will differ by one bit, which will be "0" in
593                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
594                  * moving the key position by one step, the bit that
595                  * we are moving away from - the bit at position
596                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
597                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
598                  * two new keys.
599                  */
600                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
601                 if (!node1)
602                         goto nomem;
603                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
604
605                 tnode_free_append(tn, node1);
606                 if (!node0)
607                         goto nomem;
608                 tnode_free_append(tn, node0);
609
610                 /* populate child pointers in new nodes */
611                 for (k = child_length(inode), j = k / 2; j;) {
612                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
613                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
614                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
615                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
616                 }
617
618                 /* link new nodes to parent */
619                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
620                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
621
622                 /* link parent to nodes */
623                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
624                 put_child(tn, 2 * i, node0);
625         }
626
627         /* setup the parent pointers into and out of this node */
628         return replace(t, oldtnode, tn);
629 nomem:
630         /* all pointers should be clean so we are done */
631         tnode_free(tn);
632 notnode:
633         return NULL;
634 }
635
636 static struct key_vector *halve(struct trie *t,
637                                 struct key_vector *oldtnode)
638 {
639         struct key_vector *tn;
640         unsigned long i;
641
642         pr_debug("In halve\n");
643
644         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
645         if (!tn)
646                 goto notnode;
647
648         /* prepare oldtnode to be freed */
649         tnode_free_init(oldtnode);
650
651         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
652          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
653          * point to existing tnodes and the links between our allocated
654          * nodes.
655          */
656         for (i = child_length(oldtnode); i;) {
657                 struct key_vector *node1 = get_child(oldtnode, --i);
658                 struct key_vector *node0 = get_child(oldtnode, --i);
659                 struct key_vector *inode;
660
661                 /* At least one of the children is empty */
662                 if (!node1 || !node0) {
663                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
664                         continue;
665                 }
666
667                 /* Two nonempty children */
668                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
669                 if (!inode)
670                         goto nomem;
671                 tnode_free_append(tn, inode);
672
673                 /* initialize pointers out of node */
674                 put_child(inode, 1, node1);
675                 put_child(inode, 0, node0);
676                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
677
678                 /* link parent to node */
679                 put_child(tn, i / 2, inode);
680         }
681
682         /* setup the parent pointers into and out of this node */
683         return replace(t, oldtnode, tn);
684 nomem:
685         /* all pointers should be clean so we are done */
686         tnode_free(tn);
687 notnode:
688         return NULL;
689 }
690
691 static struct key_vector *collapse(struct trie *t,
692                                    struct key_vector *oldtnode)
693 {
694         struct key_vector *n, *tp;
695         unsigned long i;
696
697         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
698         for (n = NULL, i = child_length(oldtnode); !n && i;)
699                 n = get_child(oldtnode, --i);
700
701         /* compress one level */
702         tp = node_parent(oldtnode);
703         put_child_root(tp, oldtnode->key, n);
704         node_set_parent(n, tp);
705
706         /* drop dead node */
707         node_free(oldtnode);
708
709         return tp;
710 }
711
712 static unsigned char update_suffix(struct key_vector *tn)
713 {
714         unsigned char slen = tn->pos;
715         unsigned long stride, i;
716         unsigned char slen_max;
717
718         /* only vector 0 can have a suffix length greater than or equal to
719          * tn->pos + tn->bits, the second highest node will have a suffix
720          * length at most of tn->pos + tn->bits - 1
721          */
722         slen_max = min_t(unsigned char, tn->pos + tn->bits - 1, tn->slen);
723
724         /* search though the list of children looking for nodes that might
725          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
726          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
727          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
728          */
729         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < child_length(tn); i += stride) {
730                 struct key_vector *n = get_child(tn, i);
731
732                 if (!n || (n->slen <= slen))
733                         continue;
734
735                 /* update stride and slen based on new value */
736                 stride <<= (n->slen - slen);
737                 slen = n->slen;
738                 i &= ~(stride - 1);
739
740                 /* stop searching if we have hit the maximum possible value */
741                 if (slen >= slen_max)
742                         break;
743         }
744
745         tn->slen = slen;
746
747         return slen;
748 }
749
750 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
751  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
752  * Telecommunications, page 6:
753  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
754  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
755  *
756  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
757  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
758  * child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
759  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
760  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
761  * multiply the left-hand side by 50.
762  *
763  * The left-hand side may look a bit weird: child_length(tn)
764  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
765  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
766  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
767  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
768  * we just count them one extra time here.
769  *
770  * A clearer way to write this would be:
771  *
772  * to_be_doubled = tn->full_children;
773  * not_to_be_doubled = child_length(tn) - tn->empty_children -
774  *     tn->full_children;
775  *
776  * new_child_length = child_length(tn) * 2;
777  *
778  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
779  *      new_child_length;
780  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
781  *
782  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
783  *
784  * anyway,
785  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
786  *      inflate_threshold
787  *
788  * avoid a division:
789  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
790  *      inflate_threshold * new_child_length
791  *
792  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
793  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
794  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
795  *
796  * expand new_child_length:
797  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
798  *    tn->full_children) >=
799  *      inflate_threshold * child_length(tn) * 2
800  *
801  * shorten again:
802  * 50 * (tn->full_children + child_length(tn) -
803  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
804  *    child_length(tn)
805  *
806  */
807 static inline bool should_inflate(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
808 {
809         unsigned long used = child_length(tn);
810         unsigned long threshold = used;
811
812         /* Keep root node larger */
813         threshold *= IS_TRIE(tp) ? inflate_threshold_root : inflate_threshold;
814         used -= tn_info(tn)->empty_children;
815         used += tn_info(tn)->full_children;
816
817         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
818
819         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
820 }
821
822 static inline bool should_halve(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
823 {
824         unsigned long used = child_length(tn);
825         unsigned long threshold = used;
826
827         /* Keep root node larger */
828         threshold *= IS_TRIE(tp) ? halve_threshold_root : halve_threshold;
829         used -= tn_info(tn)->empty_children;
830
831         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
832
833         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
834 }
835
836 static inline bool should_collapse(struct key_vector *tn)
837 {
838         unsigned long used = child_length(tn);
839
840         used -= tn_info(tn)->empty_children;
841
842         /* account for bits == KEYLENGTH case */
843         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn_info(tn)->full_children)
844                 used -= KEY_MAX;
845
846         /* One child or none, time to drop us from the trie */
847         return used < 2;
848 }
849
850 #define MAX_WORK 10
851 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn)
852 {
853 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
854         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
855 #endif
856         struct key_vector *tp = node_parent(tn);
857         unsigned long cindex = get_index(tn->key, tp);
858         int max_work = MAX_WORK;
859
860         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
861                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
862
863         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
864          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
865          * thing without us interfering
866          */
867         BUG_ON(tn != get_child(tp, cindex));
868
869         /* Double as long as the resulting node has a number of
870          * nonempty nodes that are above the threshold.
871          */
872         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
873                 tp = inflate(t, tn);
874                 if (!tp) {
875 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
876                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
877 #endif
878                         break;
879                 }
880
881                 max_work--;
882                 tn = get_child(tp, cindex);
883         }
884
885         /* update parent in case inflate failed */
886         tp = node_parent(tn);
887
888         /* Return if at least one inflate is run */
889         if (max_work != MAX_WORK)
890                 return tp;
891
892         /* Halve as long as the number of empty children in this
893          * node is above threshold.
894          */
895         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
896                 tp = halve(t, tn);
897                 if (!tp) {
898 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
899                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
900 #endif
901                         break;
902                 }
903
904                 max_work--;
905                 tn = get_child(tp, cindex);
906         }
907
908         /* Only one child remains */
909         if (should_collapse(tn))
910                 return collapse(t, tn);
911
912         /* update parent in case halve failed */
913         return node_parent(tn);
914 }
915
916 static void node_pull_suffix(struct key_vector *tn, unsigned char slen)
917 {
918         unsigned char node_slen = tn->slen;
919
920         while ((node_slen > tn->pos) && (node_slen > slen)) {
921                 slen = update_suffix(tn);
922                 if (node_slen == slen)
923                         break;
924
925                 tn = node_parent(tn);
926                 node_slen = tn->slen;
927         }
928 }
929
930 static void node_push_suffix(struct key_vector *tn, unsigned char slen)
931 {
932         while (tn->slen < slen) {
933                 tn->slen = slen;
934                 tn = node_parent(tn);
935         }
936 }
937
938 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
939 static struct key_vector *fib_find_node(struct trie *t,
940                                         struct key_vector **tp, u32 key)
941 {
942         struct key_vector *pn, *n = t->kv;
943         unsigned long index = 0;
944
945         do {
946                 pn = n;
947                 n = get_child_rcu(n, index);
948
949                 if (!n)
950                         break;
951
952                 index = get_cindex(key, n);
953
954                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
955                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
956                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
957                  * is the difference between the key and this value.  From
958                  * this we can actually derive several pieces of data.
959                  *   if (index >= (1ul << bits))
960                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
961                  *   else
962                  *     we know the value is cindex
963                  *
964                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
965                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
966                  * long is greater than 32 bits.
967                  */
968                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
969                         n = NULL;
970                         break;
971                 }
972
973                 /* keep searching until we find a perfect match leaf or NULL */
974         } while (IS_TNODE(n));
975
976         *tp = pn;
977
978         return n;
979 }
980
981 /* Return the first fib alias matching TOS with
982  * priority less than or equal to PRIO.
983  */
984 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
985                                         u8 tos, u32 prio, u32 tb_id)
986 {
987         struct fib_alias *fa;
988
989         if (!fah)
990                 return NULL;
991
992         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
993                 if (fa->fa_slen < slen)
994                         continue;
995                 if (fa->fa_slen != slen)
996                         break;
997                 if (fa->tb_id > tb_id)
998                         continue;
999                 if (fa->tb_id != tb_id)
1000                         break;
1001                 if (fa->fa_tos > tos)
1002                         continue;
1003                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
1004                         return fa;
1005         }
1006
1007         return NULL;
1008 }
1009
1010 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct key_vector *tn)
1011 {
1012         while (!IS_TRIE(tn))
1013                 tn = resize(t, tn);
1014 }
1015
1016 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1017                            struct fib_alias *new, t_key key)
1018 {
1019         struct key_vector *n, *l;
1020
1021         l = leaf_new(key, new);
1022         if (!l)
1023                 goto noleaf;
1024
1025         /* retrieve child from parent node */
1026         n = get_child(tp, get_index(key, tp));
1027
1028         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
1029          *
1030          *  Add a new tnode here
1031          *  first tnode need some special handling
1032          *  leaves us in position for handling as case 3
1033          */
1034         if (n) {
1035                 struct key_vector *tn;
1036
1037                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
1038                 if (!tn)
1039                         goto notnode;
1040
1041                 /* initialize routes out of node */
1042                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
1043                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
1044
1045                 /* start adding routes into the node */
1046                 put_child_root(tp, key, tn);
1047                 node_set_parent(n, tn);
1048
1049                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1050                 tp = tn;
1051         }
1052
1053         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1054         node_push_suffix(tp, new->fa_slen);
1055         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1056         put_child_root(tp, key, l);
1057         trie_rebalance(t, tp);
1058
1059         return 0;
1060 notnode:
1061         node_free(l);
1062 noleaf:
1063         return -ENOMEM;
1064 }
1065
1066 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1067                             struct key_vector *l, struct fib_alias *new,
1068                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1069 {
1070         if (!l)
1071                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1072
1073         if (fa) {
1074                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1075         } else {
1076                 struct fib_alias *last;
1077
1078                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1079                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1080                                 break;
1081                         if ((new->fa_slen == last->fa_slen) &&
1082                             (new->tb_id > last->tb_id))
1083                                 break;
1084                         fa = last;
1085                 }
1086
1087                 if (fa)
1088                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1089                 else
1090                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1091         }
1092
1093         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1094         if (l->slen < new->fa_slen) {
1095                 l->slen = new->fa_slen;
1096                 node_push_suffix(tp, new->fa_slen);
1097         }
1098
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 /* Caller must hold RTNL. */
1103 int fib_table_insert(struct net *net, struct fib_table *tb,
1104                      struct fib_config *cfg)
1105 {
1106         enum fib_event_type event = FIB_EVENT_ENTRY_ADD;
1107         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1108         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1109         struct key_vector *l, *tp;
1110         u16 nlflags = NLM_F_EXCL;
1111         struct fib_info *fi;
1112         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1113         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1114         u8 tos = cfg->fc_tos;
1115         u32 key;
1116         int err;
1117
1118         if (plen > KEYLENGTH)
1119                 return -EINVAL;
1120
1121         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1122
1123         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1124
1125         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1126                 return -EINVAL;
1127
1128         fi = fib_create_info(cfg);
1129         if (IS_ERR(fi)) {
1130                 err = PTR_ERR(fi);
1131                 goto err;
1132         }
1133
1134         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1135         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority,
1136                                 tb->tb_id) : NULL;
1137
1138         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1139          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1140          * exists or to the node before which we will insert new one.
1141          *
1142          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1143          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1144          * of the new alias.
1145          */
1146
1147         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1148             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1149                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1150
1151                 err = -EEXIST;
1152                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1153                         goto out;
1154
1155                 nlflags &= ~NLM_F_EXCL;
1156
1157                 /* We have 2 goals:
1158                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1159                  * duplicate routes
1160                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1161                  */
1162                 fa_match = NULL;
1163                 fa_first = fa;
1164                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1165                         if ((fa->fa_slen != slen) ||
1166                             (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1167                             (fa->fa_tos != tos))
1168                                 break;
1169                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1170                                 break;
1171                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1172                             fa->fa_info == fi) {
1173                                 fa_match = fa;
1174                                 break;
1175                         }
1176                 }
1177
1178                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1179                         struct fib_info *fi_drop;
1180                         u8 state;
1181
1182                         nlflags |= NLM_F_REPLACE;
1183                         fa = fa_first;
1184                         if (fa_match) {
1185                                 if (fa == fa_match)
1186                                         err = 0;
1187                                 goto out;
1188                         }
1189                         err = -ENOBUFS;
1190                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1191                         if (!new_fa)
1192                                 goto out;
1193
1194                         fi_drop = fa->fa_info;
1195                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1196                         new_fa->fa_info = fi;
1197                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1198                         state = fa->fa_state;
1199                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1200                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1201                         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1202                         new_fa->fa_default = -1;
1203
1204                         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_REPLACE,
1205                                                  key, plen, fi,
1206                                                  new_fa->fa_tos, cfg->fc_type,
1207                                                  tb->tb_id);
1208                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1209                                   tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1210
1211                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1212
1213                         alias_free_mem_rcu(fa);
1214
1215                         fib_release_info(fi_drop);
1216                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1217                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1218
1219                         goto succeeded;
1220                 }
1221                 /* Error if we find a perfect match which
1222                  * uses the same scope, type, and nexthop
1223                  * information.
1224                  */
1225                 if (fa_match)
1226                         goto out;
1227
1228                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND) {
1229                         event = FIB_EVENT_ENTRY_APPEND;
1230                         nlflags |= NLM_F_APPEND;
1231                 } else {
1232                         fa = fa_first;
1233                 }
1234         }
1235         err = -ENOENT;
1236         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1237                 goto out;
1238
1239         nlflags |= NLM_F_CREATE;
1240         err = -ENOBUFS;
1241         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1242         if (!new_fa)
1243                 goto out;
1244
1245         new_fa->fa_info = fi;
1246         new_fa->fa_tos = tos;
1247         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1248         new_fa->fa_state = 0;
1249         new_fa->fa_slen = slen;
1250         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1251         new_fa->fa_default = -1;
1252
1253         /* Insert new entry to the list. */
1254         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1255         if (err)
1256                 goto out_free_new_fa;
1257
1258         if (!plen)
1259                 tb->tb_num_default++;
1260
1261         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1262         call_fib_entry_notifiers(net, event, key, plen, fi, tos, cfg->fc_type,
1263                                  tb->tb_id);
1264         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, new_fa->tb_id,
1265                   &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1266 succeeded:
1267         return 0;
1268
1269 out_free_new_fa:
1270         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1271 out:
1272         fib_release_info(fi);
1273 err:
1274         return err;
1275 }
1276
1277 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1278 {
1279         t_key prefix = n->key;
1280
1281         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1282 }
1283
1284 /* should be called with rcu_read_lock */
1285 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1286                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1287 {
1288         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1289 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1290         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1291 #endif
1292         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1293         struct key_vector *n, *pn;
1294         struct fib_alias *fa;
1295         unsigned long index;
1296         t_key cindex;
1297
1298         trace_fib_table_lookup(tb->tb_id, flp);
1299
1300         pn = t->kv;
1301         cindex = 0;
1302
1303         n = get_child_rcu(pn, cindex);
1304         if (!n)
1305                 return -EAGAIN;
1306
1307 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1308         this_cpu_inc(stats->gets);
1309 #endif
1310
1311         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1312         for (;;) {
1313                 index = get_cindex(key, n);
1314
1315                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1316                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1317                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1318                  * is the difference between the key and this value.  From
1319                  * this we can actually derive several pieces of data.
1320                  *   if (index >= (1ul << bits))
1321                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1322                  *   else
1323                  *     we know the value is cindex
1324                  *
1325                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1326                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1327                  * long is greater than 32 bits.
1328                  */
1329                 if (index >= (1ul << n->bits))
1330                         break;
1331
1332                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1333                 if (IS_LEAF(n))
1334                         goto found;
1335
1336                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1337                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1338                  */
1339                 if (n->slen > n->pos) {
1340                         pn = n;
1341                         cindex = index;
1342                 }
1343
1344                 n = get_child_rcu(n, index);
1345                 if (unlikely(!n))
1346                         goto backtrace;
1347         }
1348
1349         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1350         for (;;) {
1351                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1352                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1353
1354                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1355                  * between the key and the prefix exist in the region of
1356                  * the lsb and higher in the prefix.
1357                  */
1358                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1359                         goto backtrace;
1360
1361                 /* exit out and process leaf */
1362                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1363                         break;
1364
1365                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1366                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1367                  * we started this traversal anyway
1368                  */
1369
1370                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1371 backtrace:
1372 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1373                         if (!n)
1374                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1375 #endif
1376                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1377                          * us to strip at this level so we must ascend back
1378                          * up one level to see if there are any more bits to
1379                          * be stripped there.
1380                          */
1381                         while (!cindex) {
1382                                 t_key pkey = pn->key;
1383
1384                                 /* If we don't have a parent then there is
1385                                  * nothing for us to do as we do not have any
1386                                  * further nodes to parse.
1387                                  */
1388                                 if (IS_TRIE(pn))
1389                                         return -EAGAIN;
1390 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1391                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1392 #endif
1393                                 /* Get Child's index */
1394                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1395                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1396                         }
1397
1398                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1399                         cindex &= cindex - 1;
1400
1401                         /* grab pointer for next child node */
1402                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1403                 }
1404         }
1405
1406 found:
1407         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1408         index = key ^ n->key;
1409
1410         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1411         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1412                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1413                 int nhsel, err;
1414
1415                 if ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen < KEYLENGTH)) {
1416                         if (index >= (1ul << fa->fa_slen))
1417                                 continue;
1418                 }
1419                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1420                         continue;
1421                 if (fi->fib_dead)
1422                         continue;
1423                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1424                         continue;
1425                 fib_alias_accessed(fa);
1426                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1427                 if (unlikely(err < 0)) {
1428 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1429                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1430 #endif
1431                         return err;
1432                 }
1433                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1434                         continue;
1435                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1436                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1437                         struct in_device *in_dev = __in_dev_get_rcu(nh->nh_dev);
1438
1439                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1440                                 continue;
1441                         if (in_dev &&
1442                             IN_DEV_IGNORE_ROUTES_WITH_LINKDOWN(in_dev) &&
1443                             nh->nh_flags & RTNH_F_LINKDOWN &&
1444                             !(fib_flags & FIB_LOOKUP_IGNORE_LINKSTATE))
1445                                 continue;
1446                         if (!(flp->flowi4_flags & FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF)) {
1447                                 if (flp->flowi4_oif &&
1448                                     flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1449                                         continue;
1450                         }
1451
1452                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1453                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1454
1455                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1456                         res->nh_sel = nhsel;
1457                         res->type = fa->fa_type;
1458                         res->scope = fi->fib_scope;
1459                         res->fi = fi;
1460                         res->table = tb;
1461                         res->fa_head = &n->leaf;
1462 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1463                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1464 #endif
1465                         trace_fib_table_lookup_nh(nh);
1466
1467                         return err;
1468                 }
1469         }
1470 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1471         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1472 #endif
1473         goto backtrace;
1474 }
1475 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1476
1477 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1478                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1479 {
1480         /* record the location of the previous list_info entry */
1481         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1482         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1483
1484         /* remove the fib_alias from the list */
1485         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1486
1487         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1488          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1489          */
1490         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1491                 if (tp->slen == l->slen)
1492                         node_pull_suffix(tp, tp->pos);
1493                 put_child_root(tp, l->key, NULL);
1494                 node_free(l);
1495                 trie_rebalance(t, tp);
1496                 return;
1497         }
1498
1499         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1500         if (*pprev)
1501                 return;
1502
1503         /* update the trie with the latest suffix length */
1504         l->slen = fa->fa_slen;
1505         node_pull_suffix(tp, fa->fa_slen);
1506 }
1507
1508 /* Caller must hold RTNL. */
1509 int fib_table_delete(struct net *net, struct fib_table *tb,
1510                      struct fib_config *cfg)
1511 {
1512         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1513         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1514         struct key_vector *l, *tp;
1515         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1516         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1517         u8 tos = cfg->fc_tos;
1518         u32 key;
1519
1520         if (plen > KEYLENGTH)
1521                 return -EINVAL;
1522
1523         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1524
1525         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1526                 return -EINVAL;
1527
1528         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1529         if (!l)
1530                 return -ESRCH;
1531
1532         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0, tb->tb_id);
1533         if (!fa)
1534                 return -ESRCH;
1535
1536         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1537
1538         fa_to_delete = NULL;
1539         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1540                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1541
1542                 if ((fa->fa_slen != slen) ||
1543                     (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1544                     (fa->fa_tos != tos))
1545                         break;
1546
1547                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1548                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1549                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1550                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1551                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1552                     (!cfg->fc_protocol ||
1553                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1554                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1555                         fa_to_delete = fa;
1556                         break;
1557                 }
1558         }
1559
1560         if (!fa_to_delete)
1561                 return -ESRCH;
1562
1563         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_DEL, key, plen,
1564                                  fa_to_delete->fa_info, tos,
1565                                  fa_to_delete->fa_type, tb->tb_id);
1566         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1567                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1568
1569         if (!plen)
1570                 tb->tb_num_default--;
1571
1572         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1573
1574         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1575                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1576
1577         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1578         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1579         return 0;
1580 }
1581
1582 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1583 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1584 {
1585         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1586         unsigned long cindex;
1587
1588         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1589         do {
1590                 /* record parent and next child index */
1591                 pn = n;
1592                 cindex = (key > pn->key) ? get_index(key, pn) : 0;
1593
1594                 if (cindex >> pn->bits)
1595                         break;
1596
1597                 /* descend into the next child */
1598                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1599                 if (!n)
1600                         break;
1601
1602                 /* guarantee forward progress on the keys */
1603                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1604                         goto found;
1605         } while (IS_TNODE(n));
1606
1607         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1608         while (!IS_TRIE(pn)) {
1609                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1610                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1611                         t_key pkey = pn->key;
1612
1613                         pn = node_parent_rcu(pn);
1614                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1615                         continue;
1616                 }
1617
1618                 /* grab the next available node */
1619                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1620                 if (!n)
1621                         continue;
1622
1623                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1624                 if (IS_LEAF(n))
1625                         goto found;
1626
1627                 /* Rescan start scanning in new node */
1628                 pn = n;
1629                 cindex = 0;
1630         }
1631
1632         *tn = pn;
1633         return NULL; /* Root of trie */
1634 found:
1635         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1636         *tn = pn;
1637         return n;
1638 }
1639
1640 static void fib_trie_free(struct fib_table *tb)
1641 {
1642         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1643         struct key_vector *pn = t->kv;
1644         unsigned long cindex = 1;
1645         struct hlist_node *tmp;
1646         struct fib_alias *fa;
1647
1648         /* walk trie in reverse order and free everything */
1649         for (;;) {
1650                 struct key_vector *n;
1651
1652                 if (!(cindex--)) {
1653                         t_key pkey = pn->key;
1654
1655                         if (IS_TRIE(pn))
1656                                 break;
1657
1658                         n = pn;
1659                         pn = node_parent(pn);
1660
1661                         /* drop emptied tnode */
1662                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1663                         node_free(n);
1664
1665                         cindex = get_index(pkey, pn);
1666
1667                         continue;
1668                 }
1669
1670                 /* grab the next available node */
1671                 n = get_child(pn, cindex);
1672                 if (!n)
1673                         continue;
1674
1675                 if (IS_TNODE(n)) {
1676                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1677                         pn = n;
1678                         cindex = 1ul << n->bits;
1679
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1684                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1685                         alias_free_mem_rcu(fa);
1686                 }
1687
1688                 put_child_root(pn, n->key, NULL);
1689                 node_free(n);
1690         }
1691
1692 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1693         free_percpu(t->stats);
1694 #endif
1695         kfree(tb);
1696 }
1697
1698 struct fib_table *fib_trie_unmerge(struct fib_table *oldtb)
1699 {
1700         struct trie *ot = (struct trie *)oldtb->tb_data;
1701         struct key_vector *l, *tp = ot->kv;
1702         struct fib_table *local_tb;
1703         struct fib_alias *fa;
1704         struct trie *lt;
1705         t_key key = 0;
1706
1707         if (oldtb->tb_data == oldtb->__data)
1708                 return oldtb;
1709
1710         local_tb = fib_trie_table(RT_TABLE_LOCAL, NULL);
1711         if (!local_tb)
1712                 return NULL;
1713
1714         lt = (struct trie *)local_tb->tb_data;
1715
1716         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1717                 struct key_vector *local_l = NULL, *local_tp;
1718
1719                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1720                         struct fib_alias *new_fa;
1721
1722                         if (local_tb->tb_id != fa->tb_id)
1723                                 continue;
1724
1725                         /* clone fa for new local table */
1726                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1727                         if (!new_fa)
1728                                 goto out;
1729
1730                         memcpy(new_fa, fa, sizeof(*fa));
1731
1732                         /* insert clone into table */
1733                         if (!local_l)
1734                                 local_l = fib_find_node(lt, &local_tp, l->key);
1735
1736                         if (fib_insert_alias(lt, local_tp, local_l, new_fa,
1737                                              NULL, l->key)) {
1738                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1739                                 goto out;
1740                         }
1741                 }
1742
1743                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1744                 key = l->key + 1;
1745                 if (key < l->key)
1746                         break;
1747         }
1748
1749         return local_tb;
1750 out:
1751         fib_trie_free(local_tb);
1752
1753         return NULL;
1754 }
1755
1756 /* Caller must hold RTNL */
1757 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1758 {
1759         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1760         struct key_vector *pn = t->kv;
1761         unsigned long cindex = 1;
1762         struct hlist_node *tmp;
1763         struct fib_alias *fa;
1764
1765         /* walk trie in reverse order */
1766         for (;;) {
1767                 unsigned char slen = 0;
1768                 struct key_vector *n;
1769
1770                 if (!(cindex--)) {
1771                         t_key pkey = pn->key;
1772
1773                         /* cannot resize the trie vector */
1774                         if (IS_TRIE(pn))
1775                                 break;
1776
1777                         /* update the suffix to address pulled leaves */
1778                         if (pn->slen > pn->pos)
1779                                 update_suffix(pn);
1780
1781                         /* resize completed node */
1782                         pn = resize(t, pn);
1783                         cindex = get_index(pkey, pn);
1784
1785                         continue;
1786                 }
1787
1788                 /* grab the next available node */
1789                 n = get_child(pn, cindex);
1790                 if (!n)
1791                         continue;
1792
1793                 if (IS_TNODE(n)) {
1794                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1795                         pn = n;
1796                         cindex = 1ul << n->bits;
1797
1798                         continue;
1799                 }
1800
1801                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1802                         /* if alias was cloned to local then we just
1803                          * need to remove the local copy from main
1804                          */
1805                         if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1806                                 hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1807                                 alias_free_mem_rcu(fa);
1808                                 continue;
1809                         }
1810
1811                         /* record local slen */
1812                         slen = fa->fa_slen;
1813                 }
1814
1815                 /* update leaf slen */
1816                 n->slen = slen;
1817
1818                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1819                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1820                         node_free(n);
1821                 }
1822         }
1823 }
1824
1825 /* Caller must hold RTNL. */
1826 int fib_table_flush(struct net *net, struct fib_table *tb)
1827 {
1828         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1829         struct key_vector *pn = t->kv;
1830         unsigned long cindex = 1;
1831         struct hlist_node *tmp;
1832         struct fib_alias *fa;
1833         int found = 0;
1834
1835         /* walk trie in reverse order */
1836         for (;;) {
1837                 unsigned char slen = 0;
1838                 struct key_vector *n;
1839
1840                 if (!(cindex--)) {
1841                         t_key pkey = pn->key;
1842
1843                         /* cannot resize the trie vector */
1844                         if (IS_TRIE(pn))
1845                                 break;
1846
1847                         /* update the suffix to address pulled leaves */
1848                         if (pn->slen > pn->pos)
1849                                 update_suffix(pn);
1850
1851                         /* resize completed node */
1852                         pn = resize(t, pn);
1853                         cindex = get_index(pkey, pn);
1854
1855                         continue;
1856                 }
1857
1858                 /* grab the next available node */
1859                 n = get_child(pn, cindex);
1860                 if (!n)
1861                         continue;
1862
1863                 if (IS_TNODE(n)) {
1864                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1865                         pn = n;
1866                         cindex = 1ul << n->bits;
1867
1868                         continue;
1869                 }
1870
1871                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1872                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1873
1874                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD) ||
1875                             tb->tb_id != fa->tb_id) {
1876                                 slen = fa->fa_slen;
1877                                 continue;
1878                         }
1879
1880                         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_DEL,
1881                                                  n->key,
1882                                                  KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1883                                                  fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1884                                                  tb->tb_id);
1885                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1886                         fib_release_info(fa->fa_info);
1887                         alias_free_mem_rcu(fa);
1888                         found++;
1889                 }
1890
1891                 /* update leaf slen */
1892                 n->slen = slen;
1893
1894                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1895                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1896                         node_free(n);
1897                 }
1898         }
1899
1900         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1901         return found;
1902 }
1903
1904 static void fib_leaf_notify(struct net *net, struct key_vector *l,
1905                             struct fib_table *tb, struct notifier_block *nb)
1906 {
1907         struct fib_alias *fa;
1908
1909         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1910                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1911
1912                 if (!fi)
1913                         continue;
1914
1915                 /* local and main table can share the same trie,
1916                  * so don't notify twice for the same entry.
1917                  */
1918                 if (tb->tb_id != fa->tb_id)
1919                         continue;
1920
1921                 call_fib_entry_notifier(nb, net, FIB_EVENT_ENTRY_ADD, l->key,
1922                                         KEYLENGTH - fa->fa_slen, fi, fa->fa_tos,
1923                                         fa->fa_type, fa->tb_id);
1924         }
1925 }
1926
1927 static void fib_table_notify(struct net *net, struct fib_table *tb,
1928                              struct notifier_block *nb)
1929 {
1930         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1931         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
1932         t_key key = 0;
1933
1934         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1935                 fib_leaf_notify(net, l, tb, nb);
1936
1937                 key = l->key + 1;
1938                 /* stop in case of wrap around */
1939                 if (key < l->key)
1940                         break;
1941         }
1942 }
1943
1944 void fib_notify(struct net *net, struct notifier_block *nb)
1945 {
1946         unsigned int h;
1947
1948         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
1949                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
1950                 struct fib_table *tb;
1951
1952                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist)
1953                         fib_table_notify(net, tb, nb);
1954         }
1955 }
1956
1957 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1958 {
1959         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1960 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1961         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1962
1963         if (tb->tb_data == tb->__data)
1964                 free_percpu(t->stats);
1965 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1966         kfree(tb);
1967 }
1968
1969 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1970 {
1971         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1972 }
1973
1974 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1975                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1976 {
1977         __be32 xkey = htonl(l->key);
1978         struct fib_alias *fa;
1979         int i, s_i;
1980
1981         s_i = cb->args[4];
1982         i = 0;
1983
1984         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1985         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1986                 int err;
1987
1988                 if (i < s_i) {
1989                         i++;
1990                         continue;
1991                 }
1992
1993                 if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1994                         i++;
1995                         continue;
1996                 }
1997
1998                 err = fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1999                                     cb->nlh->nlmsg_seq, RTM_NEWROUTE,
2000                                     tb->tb_id, fa->fa_type,
2001                                     xkey, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2002                                     fa->fa_tos, fa->fa_info, NLM_F_MULTI);
2003                 if (err < 0) {
2004                         cb->args[4] = i;
2005                         return err;
2006                 }
2007                 i++;
2008         }
2009
2010         cb->args[4] = i;
2011         return skb->len;
2012 }
2013
2014 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
2015 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
2016                    struct netlink_callback *cb)
2017 {
2018         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
2019         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
2020         /* Dump starting at last key.
2021          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
2022          */
2023         int count = cb->args[2];
2024         t_key key = cb->args[3];
2025
2026         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
2027                 int err;
2028
2029                 err = fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb);
2030                 if (err < 0) {
2031                         cb->args[3] = key;
2032                         cb->args[2] = count;
2033                         return err;
2034                 }
2035
2036                 ++count;
2037                 key = l->key + 1;
2038
2039                 memset(&cb->args[4], 0,
2040                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
2041
2042                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
2043                 if (key < l->key)
2044                         break;
2045         }
2046
2047         cb->args[3] = key;
2048         cb->args[2] = count;
2049
2050         return skb->len;
2051 }
2052
2053 void __init fib_trie_init(void)
2054 {
2055         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
2056                                           sizeof(struct fib_alias),
2057                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
2058
2059         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
2060                                            LEAF_SIZE,
2061                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
2062 }
2063
2064 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id, struct fib_table *alias)
2065 {
2066         struct fib_table *tb;
2067         struct trie *t;
2068         size_t sz = sizeof(*tb);
2069
2070         if (!alias)
2071                 sz += sizeof(struct trie);
2072
2073         tb = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
2074         if (!tb)
2075                 return NULL;
2076
2077         tb->tb_id = id;
2078         tb->tb_num_default = 0;
2079         tb->tb_data = (alias ? alias->__data : tb->__data);
2080
2081         if (alias)
2082                 return tb;
2083
2084         t = (struct trie *) tb->tb_data;
2085         t->kv[0].pos = KEYLENGTH;
2086         t->kv[0].slen = KEYLENGTH;
2087 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2088         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
2089         if (!t->stats) {
2090                 kfree(tb);
2091                 tb = NULL;
2092         }
2093 #endif
2094
2095         return tb;
2096 }
2097
2098 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2099 /* Depth first Trie walk iterator */
2100 struct fib_trie_iter {
2101         struct seq_net_private p;
2102         struct fib_table *tb;
2103         struct key_vector *tnode;
2104         unsigned int index;
2105         unsigned int depth;
2106 };
2107
2108 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
2109 {
2110         unsigned long cindex = iter->index;
2111         struct key_vector *pn = iter->tnode;
2112         t_key pkey;
2113
2114         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
2115                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
2116
2117         while (!IS_TRIE(pn)) {
2118                 while (cindex < child_length(pn)) {
2119                         struct key_vector *n = get_child_rcu(pn, cindex++);
2120
2121                         if (!n)
2122                                 continue;
2123
2124                         if (IS_LEAF(n)) {
2125                                 iter->tnode = pn;
2126                                 iter->index = cindex;
2127                         } else {
2128                                 /* push down one level */
2129                                 iter->tnode = n;
2130                                 iter->index = 0;
2131                                 ++iter->depth;
2132                         }
2133
2134                         return n;
2135                 }
2136
2137                 /* Current node exhausted, pop back up */
2138                 pkey = pn->key;
2139                 pn = node_parent_rcu(pn);
2140                 cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
2141                 --iter->depth;
2142         }
2143
2144         /* record root node so further searches know we are done */
2145         iter->tnode = pn;
2146         iter->index = 0;
2147
2148         return NULL;
2149 }
2150
2151 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
2152                                              struct trie *t)
2153 {
2154         struct key_vector *n, *pn;
2155
2156         if (!t)
2157                 return NULL;
2158
2159         pn = t->kv;
2160         n = rcu_dereference(pn->tnode[0]);
2161         if (!n)
2162                 return NULL;
2163
2164         if (IS_TNODE(n)) {
2165                 iter->tnode = n;
2166                 iter->index = 0;
2167                 iter->depth = 1;
2168         } else {
2169                 iter->tnode = pn;
2170                 iter->index = 0;
2171                 iter->depth = 0;
2172         }
2173
2174         return n;
2175 }
2176
2177 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
2178 {
2179         struct key_vector *n;
2180         struct fib_trie_iter iter;
2181
2182         memset(s, 0, sizeof(*s));
2183
2184         rcu_read_lock();
2185         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
2186                 if (IS_LEAF(n)) {
2187                         struct fib_alias *fa;
2188
2189                         s->leaves++;
2190                         s->totdepth += iter.depth;
2191                         if (iter.depth > s->maxdepth)
2192                                 s->maxdepth = iter.depth;
2193
2194                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
2195                                 ++s->prefixes;
2196                 } else {
2197                         s->tnodes++;
2198                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
2199                                 s->nodesizes[n->bits]++;
2200                         s->nullpointers += tn_info(n)->empty_children;
2201                 }
2202         }
2203         rcu_read_unlock();
2204 }
2205
2206 /*
2207  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
2208  */
2209 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
2210 {
2211         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
2212
2213         if (stat->leaves)
2214                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
2215         else
2216                 avdepth = 0;
2217
2218         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
2219                    avdepth / 100, avdepth % 100);
2220         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
2221
2222         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
2223         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
2224
2225         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
2226         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
2227
2228         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
2229         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
2230
2231         max = MAX_STAT_DEPTH;
2232         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
2233                 max--;
2234
2235         pointers = 0;
2236         for (i = 1; i < max; i++)
2237                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2238                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2239                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2240                 }
2241         seq_putc(seq, '\n');
2242         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2243
2244         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2245         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2246         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2247 }
2248
2249 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2250 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2251                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2252 {
2253         struct trie_use_stats s = { 0 };
2254         int cpu;
2255
2256         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2257         for_each_possible_cpu(cpu) {
2258                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2259
2260                 s.gets += pcpu->gets;
2261                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2262                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2263                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2264                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2265                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2266         }
2267
2268         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2269         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2270         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2271         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2272                    s.semantic_match_passed);
2273         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2274         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2275         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2276 }
2277 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2278
2279 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2280 {
2281         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2282                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2283         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2284                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2285         else
2286                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2287 }
2288
2289
2290 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2291 {
2292         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2293         unsigned int h;
2294
2295         seq_printf(seq,
2296                    "Basic info: size of leaf:"
2297                    " %zd bytes, size of tnode: %zd bytes.\n",
2298                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2299
2300         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2301                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2302                 struct fib_table *tb;
2303
2304                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2305                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2306                         struct trie_stat stat;
2307
2308                         if (!t)
2309                                 continue;
2310
2311                         fib_table_print(seq, tb);
2312
2313                         trie_collect_stats(t, &stat);
2314                         trie_show_stats(seq, &stat);
2315 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2316                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2317 #endif
2318                 }
2319         }
2320
2321         return 0;
2322 }
2323
2324 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2325 {
2326         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2327 }
2328
2329 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2330         .owner  = THIS_MODULE,
2331         .open   = fib_triestat_seq_open,
2332         .read   = seq_read,
2333         .llseek = seq_lseek,
2334         .release = single_release_net,
2335 };
2336
2337 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2338 {
2339         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2340         struct net *net = seq_file_net(seq);
2341         loff_t idx = 0;
2342         unsigned int h;
2343
2344         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2345                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2346                 struct fib_table *tb;
2347
2348                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2349                         struct key_vector *n;
2350
2351                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2352                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2353                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2354                                 if (pos == idx++) {
2355                                         iter->tb = tb;
2356                                         return n;
2357                                 }
2358                 }
2359         }
2360
2361         return NULL;
2362 }
2363
2364 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2365         __acquires(RCU)
2366 {
2367         rcu_read_lock();
2368         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2369 }
2370
2371 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2372 {
2373         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2374         struct net *net = seq_file_net(seq);
2375         struct fib_table *tb = iter->tb;
2376         struct hlist_node *tb_node;
2377         unsigned int h;
2378         struct key_vector *n;
2379
2380         ++*pos;
2381         /* next node in same table */
2382         n = fib_trie_get_next(iter);
2383         if (n)
2384                 return n;
2385
2386         /* walk rest of this hash chain */
2387         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2388         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2389                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2390                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2391                 if (n)
2392                         goto found;
2393         }
2394
2395         /* new hash chain */
2396         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2397                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2398                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2399                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2400                         if (n)
2401                                 goto found;
2402                 }
2403         }
2404         return NULL;
2405
2406 found:
2407         iter->tb = tb;
2408         return n;
2409 }
2410
2411 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2412         __releases(RCU)
2413 {
2414         rcu_read_unlock();
2415 }
2416
2417 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2418 {
2419         while (n-- > 0)
2420                 seq_puts(seq, "   ");
2421 }
2422
2423 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2424 {
2425         switch (s) {
2426         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2427         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2428         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2429         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2430         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2431         default:
2432                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2433                 return buf;
2434         }
2435 }
2436
2437 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2438         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2439         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2440         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2441         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2442         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2443         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2444         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2445         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2446         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2447         [RTN_THROW] = "THROW",
2448         [RTN_NAT] = "NAT",
2449         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2450 };
2451
2452 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2453 {
2454         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2455                 return rtn_type_names[t];
2456         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2457         return buf;
2458 }
2459
2460 /* Pretty print the trie */
2461 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2462 {
2463         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2464         struct key_vector *n = v;
2465
2466         if (IS_TRIE(node_parent_rcu(n)))
2467                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2468
2469         if (IS_TNODE(n)) {
2470                 __be32 prf = htonl(n->key);
2471
2472                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2473                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2474                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2475                            tn_info(n)->full_children,
2476                            tn_info(n)->empty_children);
2477         } else {
2478                 __be32 val = htonl(n->key);
2479                 struct fib_alias *fa;
2480
2481                 seq_indent(seq, iter->depth);
2482                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2483
2484                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2485                         char buf1[32], buf2[32];
2486
2487                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2488                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2489                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2490                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2491                                              fa->fa_info->fib_scope),
2492                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2493                                             fa->fa_type));
2494                         if (fa->fa_tos)
2495                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2496                         seq_putc(seq, '\n');
2497                 }
2498         }
2499
2500         return 0;
2501 }
2502
2503 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2504         .start  = fib_trie_seq_start,
2505         .next   = fib_trie_seq_next,
2506         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2507         .show   = fib_trie_seq_show,
2508 };
2509
2510 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2511 {
2512         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2513                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2514 }
2515
2516 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2517         .owner  = THIS_MODULE,
2518         .open   = fib_trie_seq_open,
2519         .read   = seq_read,
2520         .llseek = seq_lseek,
2521         .release = seq_release_net,
2522 };
2523
2524 struct fib_route_iter {
2525         struct seq_net_private p;
2526         struct fib_table *main_tb;
2527         struct key_vector *tnode;
2528         loff_t  pos;
2529         t_key   key;
2530 };
2531
2532 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2533                                             loff_t pos)
2534 {
2535         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2536         t_key key;
2537
2538         /* use cached location of previously found key */
2539         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2540                 key = iter->key;
2541         } else {
2542                 iter->pos = 1;
2543                 key = 0;
2544         }
2545
2546         pos -= iter->pos;
2547
2548         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) && (pos-- > 0)) {
2549                 key = l->key + 1;
2550                 iter->pos++;
2551                 l = NULL;
2552
2553                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2554                 if (!key)
2555                         break;
2556         }
2557
2558         if (l)
2559                 iter->key = l->key;     /* remember it */
2560         else
2561                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2562
2563         return l;
2564 }
2565
2566 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2567         __acquires(RCU)
2568 {
2569         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2570         struct fib_table *tb;
2571         struct trie *t;
2572
2573         rcu_read_lock();
2574
2575         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2576         if (!tb)
2577                 return NULL;
2578
2579         iter->main_tb = tb;
2580         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2581         iter->tnode = t->kv;
2582
2583         if (*pos != 0)
2584                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2585
2586         iter->pos = 0;
2587         iter->key = KEY_MAX;
2588
2589         return SEQ_START_TOKEN;
2590 }
2591
2592 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2593 {
2594         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2595         struct key_vector *l = NULL;
2596         t_key key = iter->key + 1;
2597
2598         ++*pos;
2599
2600         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2601         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2602                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2603
2604         if (l) {
2605                 iter->key = l->key;
2606                 iter->pos++;
2607         } else {
2608                 iter->pos = 0;
2609         }
2610
2611         return l;
2612 }
2613
2614 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2615         __releases(RCU)
2616 {
2617         rcu_read_unlock();
2618 }
2619
2620 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2621 {
2622         unsigned int flags = 0;
2623
2624         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2625                 flags = RTF_REJECT;
2626         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2627                 flags |= RTF_GATEWAY;
2628         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2629                 flags |= RTF_HOST;
2630         flags |= RTF_UP;
2631         return flags;
2632 }
2633
2634 /*
2635  *      This outputs /proc/net/route.
2636  *      The format of the file is not supposed to be changed
2637  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2638  *      legacy utilities
2639  */
2640 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2641 {
2642         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2643         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2644         struct fib_alias *fa;
2645         struct key_vector *l = v;
2646         __be32 prefix;
2647
2648         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2649                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2650                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2651                            "\tWindow\tIRTT");
2652                 return 0;
2653         }
2654
2655         prefix = htonl(l->key);
2656
2657         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2658                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2659                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2660                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2661
2662                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2663                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2664                         continue;
2665
2666                 if (fa->tb_id != tb->tb_id)
2667                         continue;
2668
2669                 seq_setwidth(seq, 127);
2670
2671                 if (fi)
2672                         seq_printf(seq,
2673                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2674                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2675                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2676                                    prefix,
2677                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2678                                    fi->fib_priority,
2679                                    mask,
2680                                    (fi->fib_advmss ?
2681                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2682                                    fi->fib_window,
2683                                    fi->fib_rtt >> 3);
2684                 else
2685                         seq_printf(seq,
2686                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2687                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2688                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2689                                    mask, 0, 0, 0);
2690
2691                 seq_pad(seq, '\n');
2692         }
2693
2694         return 0;
2695 }
2696
2697 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2698         .start  = fib_route_seq_start,
2699         .next   = fib_route_seq_next,
2700         .stop   = fib_route_seq_stop,
2701         .show   = fib_route_seq_show,
2702 };
2703
2704 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2705 {
2706         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2707                             sizeof(struct fib_route_iter));
2708 }
2709
2710 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2711         .owner  = THIS_MODULE,
2712         .open   = fib_route_seq_open,
2713         .read   = seq_read,
2714         .llseek = seq_lseek,
2715         .release = seq_release_net,
2716 };
2717
2718 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2719 {
2720         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2721                 goto out1;
2722
2723         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2724                          &fib_triestat_fops))
2725                 goto out2;
2726
2727         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2728                 goto out3;
2729
2730         return 0;
2731
2732 out3:
2733         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2734 out2:
2735         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2736 out1:
2737         return -ENOMEM;
2738 }
2739
2740 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2741 {
2742         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2743         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2744         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2745 }
2746
2747 #endif /* CONFIG_PROC_FS */