kernel/net/ipv4/fib_trie.c

   1 /*
   2  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
   3  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
   4  *   as published by the Free Software Foundation; either version
   5  *   2 of the License, or (at your option) any later version.
   6  *
   7  *   Robert Olsson <robert.olsson@its.uu.se> Uppsala Universitet
   8  *     & Swedish University of Agricultural Sciences.
   9  *
  10  *   Jens Laas <jens.laas@data.slu.se> Swedish University of
  11  *     Agricultural Sciences.
  12  *
  13  *   Hans Liss <hans.liss@its.uu.se>  Uppsala Universitet
  14  *
  15  * This work is based on the LPC-trie which is originally described in:
  16  *
  17  * An experimental study of compression methods for dynamic tries
  18  * Stefan Nilsson and Matti Tikkanen. Algorithmica, 33(1):19-33, 2002.
  19  * http://www.csc.kth.se/~snilsson/software/dyntrie2/
  20  *
  21  *
  22  * IP-address lookup using LC-tries. Stefan Nilsson and Gunnar Karlsson
  23  * IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 17(6):1083-1092, June 1999
  24  *
  25  *
  26  * Code from fib_hash has been reused which includes the following header:
  27  *
  28  *
  29  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
  30  *              operating system.  INET is implemented using the  BSD Socket
  31  *              interface as the means of communication with the user level.
  32  *
  33  *              IPv4 FIB: lookup engine and maintenance routines.
  34  *
  35  *
  36  * Authors:     Alexey Kuznetsov, <kuznet@ms2.inr.ac.ru>
  37  *
  38  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
  39  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
  40  *              as published by the Free Software Foundation; either version
  41  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
  42  *
  43  * Substantial contributions to this work comes from:
  44  *
  45  *              David S. Miller, <davem@davemloft.net>
  46  *              Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
  47  *              Paul E. McKenney <paulmck@us.ibm.com>
  48  *              Patrick McHardy <kaber@trash.net>
  49  */
  50
  51 #define VERSION "0.409"
  52
  53 #include <asm/uaccess.h>
  54 #include <linux/bitops.h>
  55 #include <linux/types.h>
  56 #include <linux/kernel.h>
  57 #include <linux/mm.h>
  58 #include <linux/string.h>
  59 #include <linux/socket.h>
  60 #include <linux/sockios.h>
  61 #include <linux/errno.h>
  62 #include <linux/in.h>
  63 #include <linux/inet.h>
  64 #include <linux/inetdevice.h>
  65 #include <linux/netdevice.h>
  66 #include <linux/if_arp.h>
  67 #include <linux/proc_fs.h>
  68 #include <linux/rcupdate.h>
  69 #include <linux/skbuff.h>
  70 #include <linux/netlink.h>
  71 #include <linux/init.h>
  72 #include <linux/list.h>
  73 #include <linux/slab.h>
  74 #include <linux/export.h>
  75 #include <net/net_namespace.h>
  76 #include <net/ip.h>
  77 #include <net/protocol.h>
  78 #include <net/route.h>
  79 #include <net/tcp.h>
  80 #include <net/sock.h>
  81 #include <net/ip_fib.h>
  82 #include <net/switchdev.h>
  83 #include "fib_lookup.h"
  84
  85 #define MAX_STAT_DEPTH 32
  86
  87 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
  88 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
  89
  90 typedef unsigned int t_key;
  91
  92 #define IS_TRIE(n)      ((n)->pos >= KEYLENGTH)
  93 #define IS_TNODE(n)     ((n)->bits)
  94 #define IS_LEAF(n)      (!(n)->bits)
  95
  96 struct key_vector {
  97         t_key key;
  98         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
  99         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
 100         unsigned char slen;
 101         union {
 102                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
 103                 struct hlist_head leaf;
 104                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
 105                 struct key_vector __rcu *tnode[0];
 106         };
 107 };
 108
 109 struct tnode {
 110         struct rcu_head rcu;
 111         t_key empty_children;           /* KEYLENGTH bits needed */
 112         t_key full_children;            /* KEYLENGTH bits needed */
 113         struct key_vector __rcu *parent;
 114         struct key_vector kv[1];
 115 #define tn_bits kv[0].bits
 116 };
 117
 118 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, kv[0].tnode[n])
 119 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
 120
 121 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 122 struct trie_use_stats {
 123         unsigned int gets;
 124         unsigned int backtrack;
 125         unsigned int semantic_match_passed;
 126         unsigned int semantic_match_miss;
 127         unsigned int null_node_hit;
 128         unsigned int resize_node_skipped;
 129 };
 130 #endif
 131
 132 struct trie_stat {
 133         unsigned int totdepth;
 134         unsigned int maxdepth;
 135         unsigned int tnodes;
 136         unsigned int leaves;
 137         unsigned int nullpointers;
 138         unsigned int prefixes;
 139         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
 140 };
 141
 142 struct trie {
 143         struct key_vector kv[1];
 144 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 145         struct trie_use_stats __percpu *stats;
 146 #endif
 147 };
 148
 149 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn);
 150 static size_t tnode_free_size;
 151
 152 /*
 153  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
 154  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
 155  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
 156  */
 157 static const int sync_pages = 128;
 158
 159 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
 160 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
 161
 162 static inline struct tnode *tn_info(struct key_vector *kv)
 163 {
 164         return container_of(kv, struct tnode, kv[0]);
 165 }
 166
 167 /* caller must hold RTNL */
 168 #define node_parent(tn) rtnl_dereference(tn_info(tn)->parent)
 169 #define get_child(tn, i) rtnl_dereference((tn)->tnode[i])
 170
 171 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
 172 #define node_parent_rcu(tn) rcu_dereference_rtnl(tn_info(tn)->parent)
 173 #define get_child_rcu(tn, i) rcu_dereference_rtnl((tn)->tnode[i])
 174
 175 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
 176 static inline void node_set_parent(struct key_vector *n, struct key_vector *tp)
 177 {
 178         if (n)
 179                 rcu_assign_pointer(tn_info(n)->parent, tp);
 180 }
 181
 182 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER(tn_info(n)->parent, p)
 183
 184 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
 185  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
 186  */
 187 static inline unsigned long child_length(const struct key_vector *tn)
 188 {
 189         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
 190 }
 191
 192 #define get_cindex(key, kv) (((key) ^ (kv)->key) >> (kv)->pos)
 193
 194 static inline unsigned long get_index(t_key key, struct key_vector *kv)
 195 {
 196         unsigned long index = key ^ kv->key;
 197
 198         if ((BITS_PER_LONG <= KEYLENGTH) && (KEYLENGTH == kv->pos))
 199                 return 0;
 200
 201         return index >> kv->pos;
 202 }
 203
 204 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
 205  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
 206  * all of the bits in that key are significant.
 207  *
 208  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
 209  *
 210  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
 211  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
 212  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
 213  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
 214  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
 215  * correct key path.
 216  *
 217  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
 218  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
 219  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
 220  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
 221  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
 222  *
 223  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
 224  * have many different meanings.
 225  *
 226  * Example:
 227  * _________________________________________________________________
 228  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
 229  * -----------------------------------------------------------------
 230  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
 231  *
 232  * _________________________________________________________________
 233  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
 234  * -----------------------------------------------------------------
 235  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
 236  *
 237  * tp->pos = 22
 238  * tp->bits = 3
 239  * n->pos = 13
 240  * n->bits = 4
 241  *
 242  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
 243  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
 244  * point we do not use them for anything.
 245  *
 246  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
 247  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
 248  * 'n' among tp's children.
 249  *
 250  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tn->pos - 1) - "S" - are skipped bits
 251  * for the node n.
 252  *
 253  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
 254  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
 255  *
 256  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
 257  * n's child array, and will of course be different for each child.
 258  *
 259  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos + n->bits), are completely unknown
 260  * at this point.
 261  */
 262
 263 static const int halve_threshold = 25;
 264 static const int inflate_threshold = 50;
 265 static const int halve_threshold_root = 15;
 266 static const int inflate_threshold_root = 30;
 267
 268 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
 269 {
 270         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
 271         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
 272 }
 273
 274 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
 275 {
 276         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
 277 }
 278
 279 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
 280         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
 281 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
 282         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
 283
 284 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
 285 {
 286         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
 287
 288         if (!n->tn_bits)
 289                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
 290         else if (n->tn_bits <= TNODE_KMALLOC_MAX)
 291                 kfree(n);
 292         else
 293                 vfree(n);
 294 }
 295
 296 #define node_free(n) call_rcu(&tn_info(n)->rcu, __node_free_rcu)
 297
 298 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
 299 {
 300         size_t size;
 301
 302         /* verify bits is within bounds */
 303         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
 304                 return NULL;
 305
 306         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
 307         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
 308
 309         if (size <= PAGE_SIZE)
 310                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 311         else
 312                 return vzalloc(size);
 313 }
 314
 315 static inline void empty_child_inc(struct key_vector *n)
 316 {
 317         ++tn_info(n)->empty_children ? : ++tn_info(n)->full_children;
 318 }
 319
 320 static inline void empty_child_dec(struct key_vector *n)
 321 {
 322         tn_info(n)->empty_children-- ? : tn_info(n)->full_children--;
 323 }
 324
 325 static struct key_vector *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
 326 {
 327         struct tnode *kv = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
 328         struct key_vector *l = kv->kv;
 329
 330         if (!kv)
 331                 return NULL;
 332
 333         /* initialize key vector */
 334         l->key = key;
 335         l->pos = 0;
 336         l->bits = 0;
 337         l->slen = fa->fa_slen;
 338
 339         /* link leaf to fib alias */
 340         INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
 341         hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
 342
 343         return l;
 344 }
 345
 346 static struct key_vector *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
 347 {
 348         struct tnode *tnode = tnode_alloc(bits);
 349         unsigned int shift = pos + bits;
 350         struct key_vector *tn = tnode->kv;
 351
 352         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
 353         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
 354
 355         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tnode, TNODE_SIZE(0),
 356                  sizeof(struct key_vector *) << bits);
 357
 358         if (!tnode)
 359                 return NULL;
 360
 361         if (bits == KEYLENGTH)
 362                 tnode->full_children = 1;
 363         else
 364                 tnode->empty_children = 1ul << bits;
 365
 366         tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
 367         tn->pos = pos;
 368         tn->bits = bits;
 369         tn->slen = pos;
 370
 371         return tn;
 372 }
 373
 374 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
 375  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
 376  */
 377 static inline int tnode_full(struct key_vector *tn, struct key_vector *n)
 378 {
 379         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
 380 }
 381
 382 /* Add a child at position i overwriting the old value.
 383  * Update the value of full_children and empty_children.
 384  */
 385 static void put_child(struct key_vector *tn, unsigned long i,
 386                       struct key_vector *n)
 387 {
 388         struct key_vector *chi = get_child(tn, i);
 389         int isfull, wasfull;
 390
 391         BUG_ON(i >= child_length(tn));
 392
 393         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
 394         if (!n && chi)
 395                 empty_child_inc(tn);
 396         if (n && !chi)
 397                 empty_child_dec(tn);
 398
 399         /* update fullChildren */
 400         wasfull = tnode_full(tn, chi);
 401         isfull = tnode_full(tn, n);
 402
 403         if (wasfull && !isfull)
 404                 tn_info(tn)->full_children--;
 405         else if (!wasfull && isfull)
 406                 tn_info(tn)->full_children++;
 407
 408         if (n && (tn->slen < n->slen))
 409                 tn->slen = n->slen;
 410
 411         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
 412 }
 413
 414 static void update_children(struct key_vector *tn)
 415 {
 416         unsigned long i;
 417
 418         /* update all of the child parent pointers */
 419         for (i = child_length(tn); i;) {
 420                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
 421
 422                 if (!inode)
 423                         continue;
 424
 425                 /* Either update the children of a tnode that
 426                  * already belongs to us or update the child
 427                  * to point to ourselves.
 428                  */
 429                 if (node_parent(inode) == tn)
 430                         update_children(inode);
 431                 else
 432                         node_set_parent(inode, tn);
 433         }
 434 }
 435
 436 static inline void put_child_root(struct key_vector *tp, t_key key,
 437                                   struct key_vector *n)
 438 {
 439         if (IS_TRIE(tp))
 440                 rcu_assign_pointer(tp->tnode[0], n);
 441         else
 442                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
 443 }
 444
 445 static inline void tnode_free_init(struct key_vector *tn)
 446 {
 447         tn_info(tn)->rcu.next = NULL;
 448 }
 449
 450 static inline void tnode_free_append(struct key_vector *tn,
 451                                      struct key_vector *n)
 452 {
 453         tn_info(n)->rcu.next = tn_info(tn)->rcu.next;
 454         tn_info(tn)->rcu.next = &tn_info(n)->rcu;
 455 }
 456
 457 static void tnode_free(struct key_vector *tn)
 458 {
 459         struct callback_head *head = &tn_info(tn)->rcu;
 460
 461         while (head) {
 462                 head = head->next;
 463                 tnode_free_size += TNODE_SIZE(1ul << tn->bits);
 464                 node_free(tn);
 465
 466                 tn = container_of(head, struct tnode, rcu)->kv;
 467         }
 468
 469         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
 470                 tnode_free_size = 0;
 471                 synchronize_rcu();
 472         }
 473 }
 474
 475 static struct key_vector *replace(struct trie *t,
 476                                   struct key_vector *oldtnode,
 477                                   struct key_vector *tn)
 478 {
 479         struct key_vector *tp = node_parent(oldtnode);
 480         unsigned long i;
 481
 482         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
 483         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
 484         put_child_root(tp, tn->key, tn);
 485
 486         /* update all of the child parent pointers */
 487         update_children(tn);
 488
 489         /* all pointers should be clean so we are done */
 490         tnode_free(oldtnode);
 491
 492         /* resize children now that oldtnode is freed */
 493         for (i = child_length(tn); i;) {
 494                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
 495
 496                 /* resize child node */
 497                 if (tnode_full(tn, inode))
 498                         tn = resize(t, inode);
 499         }
 500
 501         return tp;
 502 }
 503
 504 static struct key_vector *inflate(struct trie *t,
 505                                   struct key_vector *oldtnode)
 506 {
 507         struct key_vector *tn;
 508         unsigned long i;
 509         t_key m;
 510
 511         pr_debug("In inflate\n");
 512
 513         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
 514         if (!tn)
 515                 goto notnode;
 516
 517         /* prepare oldtnode to be freed */
 518         tnode_free_init(oldtnode);
 519
 520         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
 521          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
 522          * point to existing tnodes and the links between our allocated
 523          * nodes.
 524          */
 525         for (i = child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
 526                 struct key_vector *inode = get_child(oldtnode, --i);
 527                 struct key_vector *node0, *node1;
 528                 unsigned long j, k;
 529
 530                 /* An empty child */
 531                 if (!inode)
 532                         continue;
 533
 534                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
 535                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
 536                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
 537                         continue;
 538                 }
 539
 540                 /* drop the node in the old tnode free list */
 541                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
 542
 543                 /* An internal node with two children */
 544                 if (inode->bits == 1) {
 545                         put_child(tn, 2 * i + 1, get_child(inode, 1));
 546                         put_child(tn, 2 * i, get_child(inode, 0));
 547                         continue;
 548                 }
 549
 550                 /* We will replace this node 'inode' with two new
 551                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
 552                  * original children. The two new nodes will have
 553                  * a position one bit further down the key and this
 554                  * means that the "significant" part of their keys
 555                  * (see the discussion near the top of this file)
 556                  * will differ by one bit, which will be "0" in
 557                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
 558                  * moving the key position by one step, the bit that
 559                  * we are moving away from - the bit at position
 560                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
 561                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
 562                  * two new keys.
 563                  */
 564                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
 565                 if (!node1)
 566                         goto nomem;
 567                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
 568
 569                 tnode_free_append(tn, node1);
 570                 if (!node0)
 571                         goto nomem;
 572                 tnode_free_append(tn, node0);
 573
 574                 /* populate child pointers in new nodes */
 575                 for (k = child_length(inode), j = k / 2; j;) {
 576                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
 577                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
 578                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
 579                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
 580                 }
 581
 582                 /* link new nodes to parent */
 583                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
 584                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
 585
 586                 /* link parent to nodes */
 587                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
 588                 put_child(tn, 2 * i, node0);
 589         }
 590
 591         /* setup the parent pointers into and out of this node */
 592         return replace(t, oldtnode, tn);
 593 nomem:
 594         /* all pointers should be clean so we are done */
 595         tnode_free(tn);
 596 notnode:
 597         return NULL;
 598 }
 599
 600 static struct key_vector *halve(struct trie *t,
 601                                 struct key_vector *oldtnode)
 602 {
 603         struct key_vector *tn;
 604         unsigned long i;
 605
 606         pr_debug("In halve\n");
 607
 608         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
 609         if (!tn)
 610                 goto notnode;
 611
 612         /* prepare oldtnode to be freed */
 613         tnode_free_init(oldtnode);
 614
 615         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
 616          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
 617          * point to existing tnodes and the links between our allocated
 618          * nodes.
 619          */
 620         for (i = child_length(oldtnode); i;) {
 621                 struct key_vector *node1 = get_child(oldtnode, --i);
 622                 struct key_vector *node0 = get_child(oldtnode, --i);
 623                 struct key_vector *inode;
 624
 625                 /* At least one of the children is empty */
 626                 if (!node1 || !node0) {
 627                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
 628                         continue;
 629                 }
 630
 631                 /* Two nonempty children */
 632                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
 633                 if (!inode)
 634                         goto nomem;
 635                 tnode_free_append(tn, inode);
 636
 637                 /* initialize pointers out of node */
 638                 put_child(inode, 1, node1);
 639                 put_child(inode, 0, node0);
 640                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
 641
 642                 /* link parent to node */
 643                 put_child(tn, i / 2, inode);
 644         }
 645
 646         /* setup the parent pointers into and out of this node */
 647         return replace(t, oldtnode, tn);
 648 nomem:
 649         /* all pointers should be clean so we are done */
 650         tnode_free(tn);
 651 notnode:
 652         return NULL;
 653 }
 654
 655 static struct key_vector *collapse(struct trie *t,
 656                                    struct key_vector *oldtnode)
 657 {
 658         struct key_vector *n, *tp;
 659         unsigned long i;
 660
 661         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
 662         for (n = NULL, i = child_length(oldtnode); !n && i;)
 663                 n = get_child(oldtnode, --i);
 664
 665         /* compress one level */
 666         tp = node_parent(oldtnode);
 667         put_child_root(tp, oldtnode->key, n);
 668         node_set_parent(n, tp);
 669
 670         /* drop dead node */
 671         node_free(oldtnode);
 672
 673         return tp;
 674 }
 675
 676 static unsigned char update_suffix(struct key_vector *tn)
 677 {
 678         unsigned char slen = tn->pos;
 679         unsigned long stride, i;
 680
 681         /* search though the list of children looking for nodes that might
 682          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
 683          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
 684          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
 685          */
 686         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < child_length(tn); i += stride) {
 687                 struct key_vector *n = get_child(tn, i);
 688
 689                 if (!n || (n->slen <= slen))
 690                         continue;
 691
 692                 /* update stride and slen based on new value */
 693                 stride <<= (n->slen - slen);
 694                 slen = n->slen;
 695                 i &= ~(stride - 1);
 696
 697                 /* if slen covers all but the last bit we can stop here
 698                  * there will be nothing longer than that since only node
 699                  * 0 and 1 << (bits - 1) could have that as their suffix
 700                  * length.
 701                  */
 702                 if ((slen + 1) >= (tn->pos + tn->bits))
 703                         break;
 704         }
 705
 706         tn->slen = slen;
 707
 708         return slen;
 709 }
 710
 711 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
 712  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
 713  * Telecommunications, page 6:
 714  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
 715  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
 716  *
 717  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
 718  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
 719  * child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
 720  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
 721  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
 722  * multiply the left-hand side by 50.
 723  *
 724  * The left-hand side may look a bit weird: child_length(tn)
 725  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
 726  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
 727  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
 728  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
 729  * we just count them one extra time here.
 730  *
 731  * A clearer way to write this would be:
 732  *
 733  * to_be_doubled = tn->full_children;
 734  * not_to_be_doubled = child_length(tn) - tn->empty_children -
 735  *     tn->full_children;
 736  *
 737  * new_child_length = child_length(tn) * 2;
 738  *
 739  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
 740  *      new_child_length;
 741  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
 742  *
 743  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
 744  *
 745  * anyway,
 746  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
 747  *      inflate_threshold
 748  *
 749  * avoid a division:
 750  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
 751  *      inflate_threshold * new_child_length
 752  *
 753  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
 754  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
 755  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
 756  *
 757  * expand new_child_length:
 758  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
 759  *    tn->full_children) >=
 760  *      inflate_threshold * child_length(tn) * 2
 761  *
 762  * shorten again:
 763  * 50 * (tn->full_children + child_length(tn) -
 764  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
 765  *    child_length(tn)
 766  *
 767  */
 768 static inline bool should_inflate(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
 769 {
 770         unsigned long used = child_length(tn);
 771         unsigned long threshold = used;
 772
 773         /* Keep root node larger */
 774         threshold *= IS_TRIE(tp) ? inflate_threshold_root : inflate_threshold;
 775         used -= tn_info(tn)->empty_children;
 776         used += tn_info(tn)->full_children;
 777
 778         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
 779
 780         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
 781 }
 782
 783 static inline bool should_halve(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
 784 {
 785         unsigned long used = child_length(tn);
 786         unsigned long threshold = used;
 787
 788         /* Keep root node larger */
 789         threshold *= IS_TRIE(tp) ? halve_threshold_root : halve_threshold;
 790         used -= tn_info(tn)->empty_children;
 791
 792         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
 793
 794         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
 795 }
 796
 797 static inline bool should_collapse(struct key_vector *tn)
 798 {
 799         unsigned long used = child_length(tn);
 800
 801         used -= tn_info(tn)->empty_children;
 802
 803         /* account for bits == KEYLENGTH case */
 804         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn_info(tn)->full_children)
 805                 used -= KEY_MAX;
 806
 807         /* One child or none, time to drop us from the trie */
 808         return used < 2;
 809 }
 810
 811 #define MAX_WORK 10
 812 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn)
 813 {
 814 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 815         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
 816 #endif
 817         struct key_vector *tp = node_parent(tn);
 818         unsigned long cindex = get_index(tn->key, tp);
 819         int max_work = MAX_WORK;
 820
 821         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
 822                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
 823
 824         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
 825          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
 826          * thing without us interfering
 827          */
 828         BUG_ON(tn != get_child(tp, cindex));
 829
 830         /* Double as long as the resulting node has a number of
 831          * nonempty nodes that are above the threshold.
 832          */
 833         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
 834                 tp = inflate(t, tn);
 835                 if (!tp) {
 836 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 837                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
 838 #endif
 839                         break;
 840                 }
 841
 842                 max_work--;
 843                 tn = get_child(tp, cindex);
 844         }
 845
 846         /* update parent in case inflate failed */
 847         tp = node_parent(tn);
 848
 849         /* Return if at least one inflate is run */
 850         if (max_work != MAX_WORK)
 851                 return tp;
 852
 853         /* Halve as long as the number of empty children in this
 854          * node is above threshold.
 855          */
 856         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
 857                 tp = halve(t, tn);
 858                 if (!tp) {
 859 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 860                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
 861 #endif
 862                         break;
 863                 }
 864
 865                 max_work--;
 866                 tn = get_child(tp, cindex);
 867         }
 868
 869         /* Only one child remains */
 870         if (should_collapse(tn))
 871                 return collapse(t, tn);
 872
 873         /* update parent in case halve failed */
 874         tp = node_parent(tn);
 875
 876         /* Return if at least one deflate was run */
 877         if (max_work != MAX_WORK)
 878                 return tp;
 879
 880         /* push the suffix length to the parent node */
 881         if (tn->slen > tn->pos) {
 882                 unsigned char slen = update_suffix(tn);
 883
 884                 if (slen > tp->slen)
 885                         tp->slen = slen;
 886         }
 887
 888         return tp;
 889 }
 890
 891 static void leaf_pull_suffix(struct key_vector *tp, struct key_vector *l)
 892 {
 893         while ((tp->slen > tp->pos) && (tp->slen > l->slen)) {
 894                 if (update_suffix(tp) > l->slen)
 895                         break;
 896                 tp = node_parent(tp);
 897         }
 898 }
 899
 900 static void leaf_push_suffix(struct key_vector *tn, struct key_vector *l)
 901 {
 902         /* if this is a new leaf then tn will be NULL and we can sort
 903          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
 904          */
 905         while (tn->slen < l->slen) {
 906                 tn->slen = l->slen;
 907                 tn = node_parent(tn);
 908         }
 909 }
 910
 911 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
 912 static struct key_vector *fib_find_node(struct trie *t,
 913                                         struct key_vector **tp, u32 key)
 914 {
 915         struct key_vector *pn, *n = t->kv;
 916         unsigned long index = 0;
 917
 918         do {
 919                 pn = n;
 920                 n = get_child_rcu(n, index);
 921
 922                 if (!n)
 923                         break;
 924
 925                 index = get_cindex(key, n);
 926
 927                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
 928                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
 929                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
 930                  * is the difference between the key and this value.  From
 931                  * this we can actually derive several pieces of data.
 932                  *   if (index >= (1ul << bits))
 933                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
 934                  *   else
 935                  *     we know the value is cindex
 936                  *
 937                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
 938                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
 939                  * long is greater than 32 bits.
 940                  */
 941                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
 942                         n = NULL;
 943                         break;
 944                 }
 945
 946                 /* keep searching until we find a perfect match leaf or NULL */
 947         } while (IS_TNODE(n));
 948
 949         *tp = pn;
 950
 951         return n;
 952 }
 953
 954 /* Return the first fib alias matching TOS with
 955  * priority less than or equal to PRIO.
 956  */
 957 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
 958                                         u8 tos, u32 prio, u32 tb_id)
 959 {
 960         struct fib_alias *fa;
 961
 962         if (!fah)
 963                 return NULL;
 964
 965         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
 966                 if (fa->fa_slen < slen)
 967                         continue;
 968                 if (fa->fa_slen != slen)
 969                         break;
 970                 if (fa->tb_id > tb_id)
 971                         continue;
 972                 if (fa->tb_id != tb_id)
 973                         break;
 974                 if (fa->fa_tos > tos)
 975                         continue;
 976                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
 977                         return fa;
 978         }
 979
 980         return NULL;
 981 }
 982
 983 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct key_vector *tn)
 984 {
 985         while (!IS_TRIE(tn))
 986                 tn = resize(t, tn);
 987 }
 988
 989 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct key_vector *tp,
 990                            struct fib_alias *new, t_key key)
 991 {
 992         struct key_vector *n, *l;
 993
 994         l = leaf_new(key, new);
 995         if (!l)
 996                 goto noleaf;
 997
 998         /* retrieve child from parent node */
 999         n = get_child(tp, get_index(key, tp));
1000
1001         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
1002          *
1003          *  Add a new tnode here
1004          *  first tnode need some special handling
1005          *  leaves us in position for handling as case 3
1006          */
1007         if (n) {
1008                 struct key_vector *tn;
1009
1010                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
1011                 if (!tn)
1012                         goto notnode;
1013
1014                 /* initialize routes out of node */
1015                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
1016                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
1017
1018                 /* start adding routes into the node */
1019                 put_child_root(tp, key, tn);
1020                 node_set_parent(n, tn);
1021
1022                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1023                 tp = tn;
1024         }
1025
1026         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1027         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1028         put_child_root(tp, key, l);
1029         trie_rebalance(t, tp);
1030
1031         return 0;
1032 notnode:
1033         node_free(l);
1034 noleaf:
1035         return -ENOMEM;
1036 }
1037
1038 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1039                             struct key_vector *l, struct fib_alias *new,
1040                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1041 {
1042         if (!l)
1043                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1044
1045         if (fa) {
1046                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1047         } else {
1048                 struct fib_alias *last;
1049
1050                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1051                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1052                                 break;
1053                         if ((new->fa_slen == last->fa_slen) &&
1054                             (new->tb_id > last->tb_id))
1055                                 break;
1056                         fa = last;
1057                 }
1058
1059                 if (fa)
1060                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1061                 else
1062                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1063         }
1064
1065         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1066         if (l->slen < new->fa_slen) {
1067                 l->slen = new->fa_slen;
1068                 leaf_push_suffix(tp, l);
1069         }
1070
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 /* Caller must hold RTNL. */
1075 int fib_table_insert(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1076 {
1077         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1078         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1079         struct key_vector *l, *tp;
1080         struct fib_info *fi;
1081         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1082         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1083         u8 tos = cfg->fc_tos;
1084         u32 key;
1085         int err;
1086
1087         if (plen > KEYLENGTH)
1088                 return -EINVAL;
1089
1090         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1091
1092         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1093
1094         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1095                 return -EINVAL;
1096
1097         fi = fib_create_info(cfg);
1098         if (IS_ERR(fi)) {
1099                 err = PTR_ERR(fi);
1100                 goto err;
1101         }
1102
1103         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1104         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority,
1105                                 tb->tb_id) : NULL;
1106
1107         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1108          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1109          * exists or to the node before which we will insert new one.
1110          *
1111          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1112          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1113          * of the new alias.
1114          */
1115
1116         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1117             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1118                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1119
1120                 err = -EEXIST;
1121                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1122                         goto out;
1123
1124                 /* We have 2 goals:
1125                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1126                  * duplicate routes
1127                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1128                  */
1129                 fa_match = NULL;
1130                 fa_first = fa;
1131                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1132                         if ((fa->fa_slen != slen) ||
1133                             (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1134                             (fa->fa_tos != tos))
1135                                 break;
1136                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1137                                 break;
1138                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1139                             fa->fa_info == fi) {
1140                                 fa_match = fa;
1141                                 break;
1142                         }
1143                 }
1144
1145                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1146                         struct fib_info *fi_drop;
1147                         u8 state;
1148
1149                         fa = fa_first;
1150                         if (fa_match) {
1151                                 if (fa == fa_match)
1152                                         err = 0;
1153                                 goto out;
1154                         }
1155                         err = -ENOBUFS;
1156                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1157                         if (!new_fa)
1158                                 goto out;
1159
1160                         fi_drop = fa->fa_info;
1161                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1162                         new_fa->fa_info = fi;
1163                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1164                         state = fa->fa_state;
1165                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1166                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1167                         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1168
1169                         err = netdev_switch_fib_ipv4_add(key, plen, fi,
1170                                                          new_fa->fa_tos,
1171                                                          cfg->fc_type,
1172                                                          cfg->fc_nlflags,
1173                                                          tb->tb_id);
1174                         if (err) {
1175                                 netdev_switch_fib_ipv4_abort(fi);
1176                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1177                                 goto out;
1178                         }
1179
1180                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1181
1182                         alias_free_mem_rcu(fa);
1183
1184                         fib_release_info(fi_drop);
1185                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1186                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1187                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1188                                 tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, NLM_F_REPLACE);
1189
1190                         goto succeeded;
1191                 }
1192                 /* Error if we find a perfect match which
1193                  * uses the same scope, type, and nexthop
1194                  * information.
1195                  */
1196                 if (fa_match)
1197                         goto out;
1198
1199                 if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND))
1200                         fa = fa_first;
1201         }
1202         err = -ENOENT;
1203         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1204                 goto out;
1205
1206         err = -ENOBUFS;
1207         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1208         if (!new_fa)
1209                 goto out;
1210
1211         new_fa->fa_info = fi;
1212         new_fa->fa_tos = tos;
1213         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1214         new_fa->fa_state = 0;
1215         new_fa->fa_slen = slen;
1216         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1217
1218         /* (Optionally) offload fib entry to switch hardware. */
1219         err = netdev_switch_fib_ipv4_add(key, plen, fi, tos,
1220                                          cfg->fc_type,
1221                                          cfg->fc_nlflags,
1222                                          tb->tb_id);
1223         if (err) {
1224                 netdev_switch_fib_ipv4_abort(fi);
1225                 goto out_free_new_fa;
1226         }
1227
1228         /* Insert new entry to the list. */
1229         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1230         if (err)
1231                 goto out_sw_fib_del;
1232
1233         if (!plen)
1234                 tb->tb_num_default++;
1235
1236         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1237         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, new_fa->tb_id,
1238                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1239 succeeded:
1240         return 0;
1241
1242 out_sw_fib_del:
1243         netdev_switch_fib_ipv4_del(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type, tb->tb_id);
1244 out_free_new_fa:
1245         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1246 out:
1247         fib_release_info(fi);
1248 err:
1249         return err;
1250 }
1251
1252 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1253 {
1254         t_key prefix = n->key;
1255
1256         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1257 }
1258
1259 /* should be called with rcu_read_lock */
1260 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1261                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1262 {
1263         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1264 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1265         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1266 #endif
1267         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1268         struct key_vector *n, *pn;
1269         struct fib_alias *fa;
1270         unsigned long index;
1271         t_key cindex;
1272
1273         pn = t->kv;
1274         cindex = 0;
1275
1276         n = get_child_rcu(pn, cindex);
1277         if (!n)
1278                 return -EAGAIN;
1279
1280 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1281         this_cpu_inc(stats->gets);
1282 #endif
1283
1284         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1285         for (;;) {
1286                 index = get_cindex(key, n);
1287
1288                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1289                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1290                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1291                  * is the difference between the key and this value.  From
1292                  * this we can actually derive several pieces of data.
1293                  *   if (index >= (1ul << bits))
1294                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1295                  *   else
1296                  *     we know the value is cindex
1297                  *
1298                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1299                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1300                  * long is greater than 32 bits.
1301                  */
1302                 if (index >= (1ul << n->bits))
1303                         break;
1304
1305                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1306                 if (IS_LEAF(n))
1307                         goto found;
1308
1309                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1310                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1311                  */
1312                 if (n->slen > n->pos) {
1313                         pn = n;
1314                         cindex = index;
1315                 }
1316
1317                 n = get_child_rcu(n, index);
1318                 if (unlikely(!n))
1319                         goto backtrace;
1320         }
1321
1322         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1323         for (;;) {
1324                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1325                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1326
1327                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1328                  * between the key and the prefix exist in the region of
1329                  * the lsb and higher in the prefix.
1330                  */
1331                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1332                         goto backtrace;
1333
1334                 /* exit out and process leaf */
1335                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1336                         break;
1337
1338                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1339                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1340                  * we started this traversal anyway
1341                  */
1342
1343                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1344 backtrace:
1345 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1346                         if (!n)
1347                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1348 #endif
1349                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1350                          * us to strip at this level so we must ascend back
1351                          * up one level to see if there are any more bits to
1352                          * be stripped there.
1353                          */
1354                         while (!cindex) {
1355                                 t_key pkey = pn->key;
1356
1357                                 /* If we don't have a parent then there is
1358                                  * nothing for us to do as we do not have any
1359                                  * further nodes to parse.
1360                                  */
1361                                 if (IS_TRIE(pn))
1362                                         return -EAGAIN;
1363 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1364                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1365 #endif
1366                                 /* Get Child's index */
1367                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1368                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1369                         }
1370
1371                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1372                         cindex &= cindex - 1;
1373
1374                         /* grab pointer for next child node */
1375                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1376                 }
1377         }
1378
1379 found:
1380         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1381         index = key ^ n->key;
1382
1383         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1384         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1385                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1386                 int nhsel, err;
1387
1388                 if ((index >= (1ul << fa->fa_slen)) &&
1389                     ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen != KEYLENGTH)))
1390                         continue;
1391                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1392                         continue;
1393                 if (fi->fib_dead)
1394                         continue;
1395                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1396                         continue;
1397                 fib_alias_accessed(fa);
1398                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1399                 if (unlikely(err < 0)) {
1400 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1401                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1402 #endif
1403                         return err;
1404                 }
1405                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1406                         continue;
1407                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1408                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1409
1410                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1411                                 continue;
1412                         if (flp->flowi4_oif && flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1413                                 continue;
1414
1415                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1416                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1417
1418                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1419                         res->nh_sel = nhsel;
1420                         res->type = fa->fa_type;
1421                         res->scope = fi->fib_scope;
1422                         res->fi = fi;
1423                         res->table = tb;
1424                         res->fa_head = &n->leaf;
1425 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1426                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1427 #endif
1428                         return err;
1429                 }
1430         }
1431 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1432         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1433 #endif
1434         goto backtrace;
1435 }
1436 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1437
1438 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1439                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1440 {
1441         /* record the location of the previous list_info entry */
1442         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1443         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1444
1445         /* remove the fib_alias from the list */
1446         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1447
1448         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1449          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1450          */
1451         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1452                 put_child_root(tp, l->key, NULL);
1453                 node_free(l);
1454                 trie_rebalance(t, tp);
1455                 return;
1456         }
1457
1458         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1459         if (*pprev)
1460                 return;
1461
1462         /* update the trie with the latest suffix length */
1463         l->slen = fa->fa_slen;
1464         leaf_pull_suffix(tp, l);
1465 }
1466
1467 /* Caller must hold RTNL. */
1468 int fib_table_delete(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1469 {
1470         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1471         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1472         struct key_vector *l, *tp;
1473         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1474         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1475         u8 tos = cfg->fc_tos;
1476         u32 key;
1477
1478         if (plen > KEYLENGTH)
1479                 return -EINVAL;
1480
1481         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1482
1483         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1484                 return -EINVAL;
1485
1486         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1487         if (!l)
1488                 return -ESRCH;
1489
1490         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0, tb->tb_id);
1491         if (!fa)
1492                 return -ESRCH;
1493
1494         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1495
1496         fa_to_delete = NULL;
1497         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1498                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1499
1500                 if ((fa->fa_slen != slen) ||
1501                     (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1502                     (fa->fa_tos != tos))
1503                         break;
1504
1505                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1506                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1507                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1508                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1509                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1510                     (!cfg->fc_protocol ||
1511                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1512                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1513                         fa_to_delete = fa;
1514                         break;
1515                 }
1516         }
1517
1518         if (!fa_to_delete)
1519                 return -ESRCH;
1520
1521         netdev_switch_fib_ipv4_del(key, plen, fa_to_delete->fa_info, tos,
1522                                    cfg->fc_type, tb->tb_id);
1523
1524         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1525                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1526
1527         if (!plen)
1528                 tb->tb_num_default--;
1529
1530         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1531
1532         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1533                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1534
1535         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1536         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1537         return 0;
1538 }
1539
1540 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1541 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1542 {
1543         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1544         unsigned long cindex;
1545
1546         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1547         do {
1548                 /* record parent and next child index */
1549                 pn = n;
1550                 cindex = key ? get_index(key, pn) : 0;
1551
1552                 if (cindex >> pn->bits)
1553                         break;
1554
1555                 /* descend into the next child */
1556                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1557                 if (!n)
1558                         break;
1559
1560                 /* guarantee forward progress on the keys */
1561                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1562                         goto found;
1563         } while (IS_TNODE(n));
1564
1565         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1566         while (!IS_TRIE(pn)) {
1567                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1568                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1569                         t_key pkey = pn->key;
1570
1571                         pn = node_parent_rcu(pn);
1572                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1573                         continue;
1574                 }
1575
1576                 /* grab the next available node */
1577                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1578                 if (!n)
1579                         continue;
1580
1581                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1582                 if (IS_LEAF(n))
1583                         goto found;
1584
1585                 /* Rescan start scanning in new node */
1586                 pn = n;
1587                 cindex = 0;
1588         }
1589
1590         *tn = pn;
1591         return NULL; /* Root of trie */
1592 found:
1593         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1594         *tn = pn;
1595         return n;
1596 }
1597
1598 static void fib_trie_free(struct fib_table *tb)
1599 {
1600         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1601         struct key_vector *pn = t->kv;
1602         unsigned long cindex = 1;
1603         struct hlist_node *tmp;
1604         struct fib_alias *fa;
1605
1606         /* walk trie in reverse order and free everything */
1607         for (;;) {
1608                 struct key_vector *n;
1609
1610                 if (!(cindex--)) {
1611                         t_key pkey = pn->key;
1612
1613                         if (IS_TRIE(pn))
1614                                 break;
1615
1616                         n = pn;
1617                         pn = node_parent(pn);
1618
1619                         /* drop emptied tnode */
1620                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1621                         node_free(n);
1622
1623                         cindex = get_index(pkey, pn);
1624
1625                         continue;
1626                 }
1627
1628                 /* grab the next available node */
1629                 n = get_child(pn, cindex);
1630                 if (!n)
1631                         continue;
1632
1633                 if (IS_TNODE(n)) {
1634                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1635                         pn = n;
1636                         cindex = 1ul << n->bits;
1637
1638                         continue;
1639                 }
1640
1641                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1642                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1643                         alias_free_mem_rcu(fa);
1644                 }
1645
1646                 put_child_root(pn, n->key, NULL);
1647                 node_free(n);
1648         }
1649
1650 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1651         free_percpu(t->stats);
1652 #endif
1653         kfree(tb);
1654 }
1655
1656 struct fib_table *fib_trie_unmerge(struct fib_table *oldtb)
1657 {
1658         struct trie *ot = (struct trie *)oldtb->tb_data;
1659         struct key_vector *l, *tp = ot->kv;
1660         struct fib_table *local_tb;
1661         struct fib_alias *fa;
1662         struct trie *lt;
1663         t_key key = 0;
1664
1665         if (oldtb->tb_data == oldtb->__data)
1666                 return oldtb;
1667
1668         local_tb = fib_trie_table(RT_TABLE_LOCAL, NULL);
1669         if (!local_tb)
1670                 return NULL;
1671
1672         lt = (struct trie *)local_tb->tb_data;
1673
1674         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1675                 struct key_vector *local_l = NULL, *local_tp;
1676
1677                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1678                         struct fib_alias *new_fa;
1679
1680                         if (local_tb->tb_id != fa->tb_id)
1681                                 continue;
1682
1683                         /* clone fa for new local table */
1684                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1685                         if (!new_fa)
1686                                 goto out;
1687
1688                         memcpy(new_fa, fa, sizeof(*fa));
1689
1690                         /* insert clone into table */
1691                         if (!local_l)
1692                                 local_l = fib_find_node(lt, &local_tp, l->key);
1693
1694                         if (fib_insert_alias(lt, local_tp, local_l, new_fa,
1695                                              NULL, l->key))
1696                                 goto out;
1697                 }
1698
1699                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1700                 key = l->key + 1;
1701                 if (key < l->key)
1702                         break;
1703         }
1704
1705         return local_tb;
1706 out:
1707         fib_trie_free(local_tb);
1708
1709         return NULL;
1710 }
1711
1712 /* Caller must hold RTNL */
1713 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1714 {
1715         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1716         struct key_vector *pn = t->kv;
1717         unsigned long cindex = 1;
1718         struct hlist_node *tmp;
1719         struct fib_alias *fa;
1720
1721         /* walk trie in reverse order */
1722         for (;;) {
1723                 unsigned char slen = 0;
1724                 struct key_vector *n;
1725
1726                 if (!(cindex--)) {
1727                         t_key pkey = pn->key;
1728
1729                         /* cannot resize the trie vector */
1730                         if (IS_TRIE(pn))
1731                                 break;
1732
1733                         /* resize completed node */
1734                         pn = resize(t, pn);
1735                         cindex = get_index(pkey, pn);
1736
1737                         continue;
1738                 }
1739
1740                 /* grab the next available node */
1741                 n = get_child(pn, cindex);
1742                 if (!n)
1743                         continue;
1744
1745                 if (IS_TNODE(n)) {
1746                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1747                         pn = n;
1748                         cindex = 1ul << n->bits;
1749
1750                         continue;
1751                 }
1752
1753                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1754                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1755
1756                         /* if alias was cloned to local then we just
1757                          * need to remove the local copy from main
1758                          */
1759                         if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1760                                 hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1761                                 alias_free_mem_rcu(fa);
1762                                 continue;
1763                         }
1764
1765                         /* record local slen */
1766                         slen = fa->fa_slen;
1767
1768                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_OFFLOAD))
1769                                 continue;
1770
1771                         netdev_switch_fib_ipv4_del(n->key,
1772                                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1773                                                    fi, fa->fa_tos,
1774                                                    fa->fa_type, tb->tb_id);
1775                 }
1776
1777                 /* update leaf slen */
1778                 n->slen = slen;
1779
1780                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1781                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1782                         node_free(n);
1783                 }
1784         }
1785 }
1786
1787 /* Caller must hold RTNL. */
1788 int fib_table_flush(struct fib_table *tb)
1789 {
1790         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1791         struct key_vector *pn = t->kv;
1792         unsigned long cindex = 1;
1793         struct hlist_node *tmp;
1794         struct fib_alias *fa;
1795         int found = 0;
1796
1797         /* walk trie in reverse order */
1798         for (;;) {
1799                 unsigned char slen = 0;
1800                 struct key_vector *n;
1801
1802                 if (!(cindex--)) {
1803                         t_key pkey = pn->key;
1804
1805                         /* cannot resize the trie vector */
1806                         if (IS_TRIE(pn))
1807                                 break;
1808
1809                         /* resize completed node */
1810                         pn = resize(t, pn);
1811                         cindex = get_index(pkey, pn);
1812
1813                         continue;
1814                 }
1815
1816                 /* grab the next available node */
1817                 n = get_child(pn, cindex);
1818                 if (!n)
1819                         continue;
1820
1821                 if (IS_TNODE(n)) {
1822                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1823                         pn = n;
1824                         cindex = 1ul << n->bits;
1825
1826                         continue;
1827                 }
1828
1829                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1830                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1831
1832                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)) {
1833                                 slen = fa->fa_slen;
1834                                 continue;
1835                         }
1836
1837                         netdev_switch_fib_ipv4_del(n->key,
1838                                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1839                                                    fi, fa->fa_tos,
1840                                                    fa->fa_type, tb->tb_id);
1841                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1842                         fib_release_info(fa->fa_info);
1843                         alias_free_mem_rcu(fa);
1844                         found++;
1845                 }
1846
1847                 /* update leaf slen */
1848                 n->slen = slen;
1849
1850                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1851                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1852                         node_free(n);
1853                 }
1854         }
1855
1856         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1857         return found;
1858 }
1859
1860 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1861 {
1862         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1863 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1864         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1865
1866         if (tb->tb_data == tb->__data)
1867                 free_percpu(t->stats);
1868 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1869         kfree(tb);
1870 }
1871
1872 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1873 {
1874         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1875 }
1876
1877 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1878                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1879 {
1880         __be32 xkey = htonl(l->key);
1881         struct fib_alias *fa;
1882         int i, s_i;
1883
1884         s_i = cb->args[4];
1885         i = 0;
1886
1887         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1888         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1889                 if (i < s_i) {
1890                         i++;
1891                         continue;
1892                 }
1893
1894                 if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1895                         i++;
1896                         continue;
1897                 }
1898
1899                 if (fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1900                                   cb->nlh->nlmsg_seq,
1901                                   RTM_NEWROUTE,
1902                                   tb->tb_id,
1903                                   fa->fa_type,
1904                                   xkey,
1905                                   KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1906                                   fa->fa_tos,
1907                                   fa->fa_info, NLM_F_MULTI) < 0) {
1908                         cb->args[4] = i;
1909                         return -1;
1910                 }
1911                 i++;
1912         }
1913
1914         cb->args[4] = i;
1915         return skb->len;
1916 }
1917
1918 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
1919 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
1920                    struct netlink_callback *cb)
1921 {
1922         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1923         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
1924         /* Dump starting at last key.
1925          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
1926          */
1927         int count = cb->args[2];
1928         t_key key = cb->args[3];
1929
1930         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1931                 if (fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb) < 0) {
1932                         cb->args[3] = key;
1933                         cb->args[2] = count;
1934                         return -1;
1935                 }
1936
1937                 ++count;
1938                 key = l->key + 1;
1939
1940                 memset(&cb->args[4], 0,
1941                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
1942
1943                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1944                 if (key < l->key)
1945                         break;
1946         }
1947
1948         cb->args[3] = key;
1949         cb->args[2] = count;
1950
1951         return skb->len;
1952 }
1953
1954 void __init fib_trie_init(void)
1955 {
1956         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
1957                                           sizeof(struct fib_alias),
1958                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
1959
1960         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
1961                                            LEAF_SIZE,
1962                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
1963 }
1964
1965 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id, struct fib_table *alias)
1966 {
1967         struct fib_table *tb;
1968         struct trie *t;
1969         size_t sz = sizeof(*tb);
1970
1971         if (!alias)
1972                 sz += sizeof(struct trie);
1973
1974         tb = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
1975         if (!tb)
1976                 return NULL;
1977
1978         tb->tb_id = id;
1979         tb->tb_default = -1;
1980         tb->tb_num_default = 0;
1981         tb->tb_data = (alias ? alias->__data : tb->__data);
1982
1983         if (alias)
1984                 return tb;
1985
1986         t = (struct trie *) tb->tb_data;
1987         t->kv[0].pos = KEYLENGTH;
1988         t->kv[0].slen = KEYLENGTH;
1989 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1990         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
1991         if (!t->stats) {
1992                 kfree(tb);
1993                 tb = NULL;
1994         }
1995 #endif
1996
1997         return tb;
1998 }
1999
2000 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2001 /* Depth first Trie walk iterator */
2002 struct fib_trie_iter {
2003         struct seq_net_private p;
2004         struct fib_table *tb;
2005         struct key_vector *tnode;
2006         unsigned int index;
2007         unsigned int depth;
2008 };
2009
2010 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
2011 {
2012         unsigned long cindex = iter->index;
2013         struct key_vector *pn = iter->tnode;
2014         t_key pkey;
2015
2016         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
2017                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
2018
2019         while (!IS_TRIE(pn)) {
2020                 while (cindex < child_length(pn)) {
2021                         struct key_vector *n = get_child_rcu(pn, cindex++);
2022
2023                         if (!n)
2024                                 continue;
2025
2026                         if (IS_LEAF(n)) {
2027                                 iter->tnode = pn;
2028                                 iter->index = cindex;
2029                         } else {
2030                                 /* push down one level */
2031                                 iter->tnode = n;
2032                                 iter->index = 0;
2033                                 ++iter->depth;
2034                         }
2035
2036                         return n;
2037                 }
2038
2039                 /* Current node exhausted, pop back up */
2040                 pkey = pn->key;
2041                 pn = node_parent_rcu(pn);
2042                 cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
2043                 --iter->depth;
2044         }
2045
2046         /* record root node so further searches know we are done */
2047         iter->tnode = pn;
2048         iter->index = 0;
2049
2050         return NULL;
2051 }
2052
2053 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
2054                                              struct trie *t)
2055 {
2056         struct key_vector *n, *pn = t->kv;
2057
2058         if (!t)
2059                 return NULL;
2060
2061         n = rcu_dereference(pn->tnode[0]);
2062         if (!n)
2063                 return NULL;
2064
2065         if (IS_TNODE(n)) {
2066                 iter->tnode = n;
2067                 iter->index = 0;
2068                 iter->depth = 1;
2069         } else {
2070                 iter->tnode = pn;
2071                 iter->index = 0;
2072                 iter->depth = 0;
2073         }
2074
2075         return n;
2076 }
2077
2078 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
2079 {
2080         struct key_vector *n;
2081         struct fib_trie_iter iter;
2082
2083         memset(s, 0, sizeof(*s));
2084
2085         rcu_read_lock();
2086         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
2087                 if (IS_LEAF(n)) {
2088                         struct fib_alias *fa;
2089
2090                         s->leaves++;
2091                         s->totdepth += iter.depth;
2092                         if (iter.depth > s->maxdepth)
2093                                 s->maxdepth = iter.depth;
2094
2095                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
2096                                 ++s->prefixes;
2097                 } else {
2098                         s->tnodes++;
2099                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
2100                                 s->nodesizes[n->bits]++;
2101                         s->nullpointers += tn_info(n)->empty_children;
2102                 }
2103         }
2104         rcu_read_unlock();
2105 }
2106
2107 /*
2108  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
2109  */
2110 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
2111 {
2112         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
2113
2114         if (stat->leaves)
2115                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
2116         else
2117                 avdepth = 0;
2118
2119         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
2120                    avdepth / 100, avdepth % 100);
2121         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
2122
2123         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
2124         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
2125
2126         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
2127         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
2128
2129         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
2130         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
2131
2132         max = MAX_STAT_DEPTH;
2133         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
2134                 max--;
2135
2136         pointers = 0;
2137         for (i = 1; i < max; i++)
2138                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2139                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2140                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2141                 }
2142         seq_putc(seq, '\n');
2143         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2144
2145         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2146         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2147         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2148 }
2149
2150 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2151 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2152                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2153 {
2154         struct trie_use_stats s = { 0 };
2155         int cpu;
2156
2157         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2158         for_each_possible_cpu(cpu) {
2159                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2160
2161                 s.gets += pcpu->gets;
2162                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2163                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2164                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2165                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2166                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2167         }
2168
2169         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2170         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2171         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2172         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2173                    s.semantic_match_passed);
2174         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2175         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2176         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2177 }
2178 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2179
2180 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2181 {
2182         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2183                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2184         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2185                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2186         else
2187                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2188 }
2189
2190
2191 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2192 {
2193         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2194         unsigned int h;
2195
2196         seq_printf(seq,
2197                    "Basic info: size of leaf:"
2198                    " %Zd bytes, size of tnode: %Zd bytes.\n",
2199                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2200
2201         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2202                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2203                 struct fib_table *tb;
2204
2205                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2206                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2207                         struct trie_stat stat;
2208
2209                         if (!t)
2210                                 continue;
2211
2212                         fib_table_print(seq, tb);
2213
2214                         trie_collect_stats(t, &stat);
2215                         trie_show_stats(seq, &stat);
2216 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2217                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2218 #endif
2219                 }
2220         }
2221
2222         return 0;
2223 }
2224
2225 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2226 {
2227         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2228 }
2229
2230 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2231         .owner  = THIS_MODULE,
2232         .open   = fib_triestat_seq_open,
2233         .read   = seq_read,
2234         .llseek = seq_lseek,
2235         .release = single_release_net,
2236 };
2237
2238 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2239 {
2240         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2241         struct net *net = seq_file_net(seq);
2242         loff_t idx = 0;
2243         unsigned int h;
2244
2245         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2246                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2247                 struct fib_table *tb;
2248
2249                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2250                         struct key_vector *n;
2251
2252                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2253                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2254                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2255                                 if (pos == idx++) {
2256                                         iter->tb = tb;
2257                                         return n;
2258                                 }
2259                 }
2260         }
2261
2262         return NULL;
2263 }
2264
2265 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2266         __acquires(RCU)
2267 {
2268         rcu_read_lock();
2269         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2270 }
2271
2272 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2273 {
2274         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2275         struct net *net = seq_file_net(seq);
2276         struct fib_table *tb = iter->tb;
2277         struct hlist_node *tb_node;
2278         unsigned int h;
2279         struct key_vector *n;
2280
2281         ++*pos;
2282         /* next node in same table */
2283         n = fib_trie_get_next(iter);
2284         if (n)
2285                 return n;
2286
2287         /* walk rest of this hash chain */
2288         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2289         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2290                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2291                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2292                 if (n)
2293                         goto found;
2294         }
2295
2296         /* new hash chain */
2297         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2298                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2299                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2300                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2301                         if (n)
2302                                 goto found;
2303                 }
2304         }
2305         return NULL;
2306
2307 found:
2308         iter->tb = tb;
2309         return n;
2310 }
2311
2312 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2313         __releases(RCU)
2314 {
2315         rcu_read_unlock();
2316 }
2317
2318 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2319 {
2320         while (n-- > 0)
2321                 seq_puts(seq, "   ");
2322 }
2323
2324 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2325 {
2326         switch (s) {
2327         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2328         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2329         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2330         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2331         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2332         default:
2333                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2334                 return buf;
2335         }
2336 }
2337
2338 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2339         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2340         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2341         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2342         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2343         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2344         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2345         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2346         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2347         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2348         [RTN_THROW] = "THROW",
2349         [RTN_NAT] = "NAT",
2350         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2351 };
2352
2353 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2354 {
2355         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2356                 return rtn_type_names[t];
2357         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2358         return buf;
2359 }
2360
2361 /* Pretty print the trie */
2362 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2363 {
2364         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2365         struct key_vector *n = v;
2366
2367         if (IS_TRIE(node_parent_rcu(n)))
2368                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2369
2370         if (IS_TNODE(n)) {
2371                 __be32 prf = htonl(n->key);
2372
2373                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2374                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2375                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2376                            tn_info(n)->full_children,
2377                            tn_info(n)->empty_children);
2378         } else {
2379                 __be32 val = htonl(n->key);
2380                 struct fib_alias *fa;
2381
2382                 seq_indent(seq, iter->depth);
2383                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2384
2385                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2386                         char buf1[32], buf2[32];
2387
2388                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2389                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2390                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2391                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2392                                              fa->fa_info->fib_scope),
2393                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2394                                             fa->fa_type));
2395                         if (fa->fa_tos)
2396                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2397                         seq_putc(seq, '\n');
2398                 }
2399         }
2400
2401         return 0;
2402 }
2403
2404 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2405         .start  = fib_trie_seq_start,
2406         .next   = fib_trie_seq_next,
2407         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2408         .show   = fib_trie_seq_show,
2409 };
2410
2411 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2412 {
2413         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2414                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2415 }
2416
2417 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2418         .owner  = THIS_MODULE,
2419         .open   = fib_trie_seq_open,
2420         .read   = seq_read,
2421         .llseek = seq_lseek,
2422         .release = seq_release_net,
2423 };
2424
2425 struct fib_route_iter {
2426         struct seq_net_private p;
2427         struct fib_table *main_tb;
2428         struct key_vector *tnode;
2429         loff_t  pos;
2430         t_key   key;
2431 };
2432
2433 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2434                                             loff_t pos)
2435 {
2436         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2437         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2438         struct trie *t;
2439         t_key key;
2440
2441         /* use cache location of next-to-find key */
2442         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2443                 pos -= iter->pos;
2444                 key = iter->key;
2445         } else {
2446                 t = (struct trie *)tb->tb_data;
2447                 iter->tnode = t->kv;
2448                 iter->pos = 0;
2449                 key = 0;
2450         }
2451
2452         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) != NULL) {
2453                 key = l->key + 1;
2454                 iter->pos++;
2455
2456                 if (--pos <= 0)
2457                         break;
2458
2459                 l = NULL;
2460
2461                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2462                 if (!key)
2463                         break;
2464         }
2465
2466         if (l)
2467                 iter->key = key;        /* remember it */
2468         else
2469                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2470
2471         return l;
2472 }
2473
2474 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2475         __acquires(RCU)
2476 {
2477         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2478         struct fib_table *tb;
2479         struct trie *t;
2480
2481         rcu_read_lock();
2482
2483         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2484         if (!tb)
2485                 return NULL;
2486
2487         iter->main_tb = tb;
2488
2489         if (*pos != 0)
2490                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2491
2492         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2493         iter->tnode = t->kv;
2494         iter->pos = 0;
2495         iter->key = 0;
2496
2497         return SEQ_START_TOKEN;
2498 }
2499
2500 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2501 {
2502         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2503         struct key_vector *l = NULL;
2504         t_key key = iter->key;
2505
2506         ++*pos;
2507
2508         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2509         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2510                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2511
2512         if (l) {
2513                 iter->key = l->key + 1;
2514                 iter->pos++;
2515         } else {
2516                 iter->pos = 0;
2517         }
2518
2519         return l;
2520 }
2521
2522 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2523         __releases(RCU)
2524 {
2525         rcu_read_unlock();
2526 }
2527
2528 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2529 {
2530         unsigned int flags = 0;
2531
2532         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2533                 flags = RTF_REJECT;
2534         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2535                 flags |= RTF_GATEWAY;
2536         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2537                 flags |= RTF_HOST;
2538         flags |= RTF_UP;
2539         return flags;
2540 }
2541
2542 /*
2543  *      This outputs /proc/net/route.
2544  *      The format of the file is not supposed to be changed
2545  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2546  *      legacy utilities
2547  */
2548 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2549 {
2550         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2551         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2552         struct fib_alias *fa;
2553         struct key_vector *l = v;
2554         __be32 prefix;
2555
2556         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2557                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2558                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2559                            "\tWindow\tIRTT");
2560                 return 0;
2561         }
2562
2563         prefix = htonl(l->key);
2564
2565         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2566                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2567                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2568                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2569
2570                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2571                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2572                         continue;
2573
2574                 if (fa->tb_id != tb->tb_id)
2575                         continue;
2576
2577                 seq_setwidth(seq, 127);
2578
2579                 if (fi)
2580                         seq_printf(seq,
2581                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2582                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2583                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2584                                    prefix,
2585                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2586                                    fi->fib_priority,
2587                                    mask,
2588                                    (fi->fib_advmss ?
2589                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2590                                    fi->fib_window,
2591                                    fi->fib_rtt >> 3);
2592                 else
2593                         seq_printf(seq,
2594                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2595                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2596                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2597                                    mask, 0, 0, 0);
2598
2599                 seq_pad(seq, '\n');
2600         }
2601
2602         return 0;
2603 }
2604
2605 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2606         .start  = fib_route_seq_start,
2607         .next   = fib_route_seq_next,
2608         .stop   = fib_route_seq_stop,
2609         .show   = fib_route_seq_show,
2610 };
2611
2612 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2613 {
2614         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2615                             sizeof(struct fib_route_iter));
2616 }
2617
2618 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2619         .owner  = THIS_MODULE,
2620         .open   = fib_route_seq_open,
2621         .read   = seq_read,
2622         .llseek = seq_lseek,
2623         .release = seq_release_net,
2624 };
2625
2626 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2627 {
2628         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2629                 goto out1;
2630
2631         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2632                          &fib_triestat_fops))
2633                 goto out2;
2634
2635         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2636                 goto out3;
2637
2638         return 0;
2639
2640 out3:
2641         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2642 out2:
2643         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2644 out1:
2645         return -ENOMEM;
2646 }
2647
2648 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2649 {
2650         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2651         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2652         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2653 }
2654
2655 #endif /* CONFIG_PROC_FS */