GNU Linux-libre 4.14.257-gnu1
[releases.git] / net / ipv4 / fib_trie.c
1 /*
2  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
3  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
4  *   as published by the Free Software Foundation; either version
5  *   2 of the License, or (at your option) any later version.
6  *
7  *   Robert Olsson <robert.olsson@its.uu.se> Uppsala Universitet
8  *     & Swedish University of Agricultural Sciences.
9  *
10  *   Jens Laas <jens.laas@data.slu.se> Swedish University of
11  *     Agricultural Sciences.
12  *
13  *   Hans Liss <hans.liss@its.uu.se>  Uppsala Universitet
14  *
15  * This work is based on the LPC-trie which is originally described in:
16  *
17  * An experimental study of compression methods for dynamic tries
18  * Stefan Nilsson and Matti Tikkanen. Algorithmica, 33(1):19-33, 2002.
19  * http://www.csc.kth.se/~snilsson/software/dyntrie2/
20  *
21  *
22  * IP-address lookup using LC-tries. Stefan Nilsson and Gunnar Karlsson
23  * IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 17(6):1083-1092, June 1999
24  *
25  *
26  * Code from fib_hash has been reused which includes the following header:
27  *
28  *
29  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
30  *              operating system.  INET is implemented using the  BSD Socket
31  *              interface as the means of communication with the user level.
32  *
33  *              IPv4 FIB: lookup engine and maintenance routines.
34  *
35  *
36  * Authors:     Alexey Kuznetsov, <kuznet@ms2.inr.ac.ru>
37  *
38  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
39  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
40  *              as published by the Free Software Foundation; either version
41  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
42  *
43  * Substantial contributions to this work comes from:
44  *
45  *              David S. Miller, <davem@davemloft.net>
46  *              Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
47  *              Paul E. McKenney <paulmck@us.ibm.com>
48  *              Patrick McHardy <kaber@trash.net>
49  */
50
51 #define VERSION "0.409"
52
53 #include <linux/uaccess.h>
54 #include <linux/bitops.h>
55 #include <linux/types.h>
56 #include <linux/kernel.h>
57 #include <linux/mm.h>
58 #include <linux/string.h>
59 #include <linux/socket.h>
60 #include <linux/sockios.h>
61 #include <linux/errno.h>
62 #include <linux/in.h>
63 #include <linux/inet.h>
64 #include <linux/inetdevice.h>
65 #include <linux/netdevice.h>
66 #include <linux/if_arp.h>
67 #include <linux/proc_fs.h>
68 #include <linux/rcupdate.h>
69 #include <linux/skbuff.h>
70 #include <linux/netlink.h>
71 #include <linux/init.h>
72 #include <linux/list.h>
73 #include <linux/slab.h>
74 #include <linux/export.h>
75 #include <linux/vmalloc.h>
76 #include <linux/notifier.h>
77 #include <net/net_namespace.h>
78 #include <net/ip.h>
79 #include <net/protocol.h>
80 #include <net/route.h>
81 #include <net/tcp.h>
82 #include <net/sock.h>
83 #include <net/ip_fib.h>
84 #include <net/fib_notifier.h>
85 #include <trace/events/fib.h>
86 #include "fib_lookup.h"
87
88 static int call_fib_entry_notifier(struct notifier_block *nb, struct net *net,
89                                    enum fib_event_type event_type, u32 dst,
90                                    int dst_len, struct fib_info *fi,
91                                    u8 tos, u8 type, u32 tb_id)
92 {
93         struct fib_entry_notifier_info info = {
94                 .dst = dst,
95                 .dst_len = dst_len,
96                 .fi = fi,
97                 .tos = tos,
98                 .type = type,
99                 .tb_id = tb_id,
100         };
101         return call_fib4_notifier(nb, net, event_type, &info.info);
102 }
103
104 static int call_fib_entry_notifiers(struct net *net,
105                                     enum fib_event_type event_type, u32 dst,
106                                     int dst_len, struct fib_info *fi,
107                                     u8 tos, u8 type, u32 tb_id)
108 {
109         struct fib_entry_notifier_info info = {
110                 .dst = dst,
111                 .dst_len = dst_len,
112                 .fi = fi,
113                 .tos = tos,
114                 .type = type,
115                 .tb_id = tb_id,
116         };
117         return call_fib4_notifiers(net, event_type, &info.info);
118 }
119
120 #define MAX_STAT_DEPTH 32
121
122 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
123 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
124
125 typedef unsigned int t_key;
126
127 #define IS_TRIE(n)      ((n)->pos >= KEYLENGTH)
128 #define IS_TNODE(n)     ((n)->bits)
129 #define IS_LEAF(n)      (!(n)->bits)
130
131 struct key_vector {
132         t_key key;
133         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
134         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
135         unsigned char slen;
136         union {
137                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
138                 struct hlist_head leaf;
139                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
140                 struct key_vector __rcu *tnode[0];
141         };
142 };
143
144 struct tnode {
145         struct rcu_head rcu;
146         t_key empty_children;           /* KEYLENGTH bits needed */
147         t_key full_children;            /* KEYLENGTH bits needed */
148         struct key_vector __rcu *parent;
149         struct key_vector kv[1];
150 #define tn_bits kv[0].bits
151 };
152
153 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, kv[0].tnode[n])
154 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
155
156 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
157 struct trie_use_stats {
158         unsigned int gets;
159         unsigned int backtrack;
160         unsigned int semantic_match_passed;
161         unsigned int semantic_match_miss;
162         unsigned int null_node_hit;
163         unsigned int resize_node_skipped;
164 };
165 #endif
166
167 struct trie_stat {
168         unsigned int totdepth;
169         unsigned int maxdepth;
170         unsigned int tnodes;
171         unsigned int leaves;
172         unsigned int nullpointers;
173         unsigned int prefixes;
174         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
175 };
176
177 struct trie {
178         struct key_vector kv[1];
179 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
180         struct trie_use_stats __percpu *stats;
181 #endif
182 };
183
184 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn);
185 static size_t tnode_free_size;
186
187 /*
188  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
189  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
190  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
191  */
192 static const int sync_pages = 128;
193
194 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
195 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
196
197 static inline struct tnode *tn_info(struct key_vector *kv)
198 {
199         return container_of(kv, struct tnode, kv[0]);
200 }
201
202 /* caller must hold RTNL */
203 #define node_parent(tn) rtnl_dereference(tn_info(tn)->parent)
204 #define get_child(tn, i) rtnl_dereference((tn)->tnode[i])
205
206 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
207 #define node_parent_rcu(tn) rcu_dereference_rtnl(tn_info(tn)->parent)
208 #define get_child_rcu(tn, i) rcu_dereference_rtnl((tn)->tnode[i])
209
210 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
211 static inline void node_set_parent(struct key_vector *n, struct key_vector *tp)
212 {
213         if (n)
214                 rcu_assign_pointer(tn_info(n)->parent, tp);
215 }
216
217 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER(tn_info(n)->parent, p)
218
219 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
220  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
221  */
222 static inline unsigned long child_length(const struct key_vector *tn)
223 {
224         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
225 }
226
227 #define get_cindex(key, kv) (((key) ^ (kv)->key) >> (kv)->pos)
228
229 static inline unsigned long get_index(t_key key, struct key_vector *kv)
230 {
231         unsigned long index = key ^ kv->key;
232
233         if ((BITS_PER_LONG <= KEYLENGTH) && (KEYLENGTH == kv->pos))
234                 return 0;
235
236         return index >> kv->pos;
237 }
238
239 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
240  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
241  * all of the bits in that key are significant.
242  *
243  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
244  *
245  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
246  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
247  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
248  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
249  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
250  * correct key path.
251  *
252  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
253  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
254  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
255  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
256  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
257  *
258  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
259  * have many different meanings.
260  *
261  * Example:
262  * _________________________________________________________________
263  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
264  * -----------------------------------------------------------------
265  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
266  *
267  * _________________________________________________________________
268  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
269  * -----------------------------------------------------------------
270  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
271  *
272  * tp->pos = 22
273  * tp->bits = 3
274  * n->pos = 13
275  * n->bits = 4
276  *
277  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
278  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
279  * point we do not use them for anything.
280  *
281  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
282  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
283  * 'n' among tp's children.
284  *
285  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tp->pos - 1) - "S" - are skipped bits
286  * for the node n.
287  *
288  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
289  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
290  *
291  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
292  * n's child array, and will of course be different for each child.
293  *
294  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos -1) - "u" - are completely unknown
295  * at this point.
296  */
297
298 static const int halve_threshold = 25;
299 static const int inflate_threshold = 50;
300 static const int halve_threshold_root = 15;
301 static const int inflate_threshold_root = 30;
302
303 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
304 {
305         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
306         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
307 }
308
309 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
310 {
311         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
312 }
313
314 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
315         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
316 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
317         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
318
319 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
320 {
321         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
322
323         if (!n->tn_bits)
324                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
325         else
326                 kvfree(n);
327 }
328
329 #define node_free(n) call_rcu(&tn_info(n)->rcu, __node_free_rcu)
330
331 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
332 {
333         size_t size;
334
335         /* verify bits is within bounds */
336         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
337                 return NULL;
338
339         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
340         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
341
342         if (size <= PAGE_SIZE)
343                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
344         else
345                 return vzalloc(size);
346 }
347
348 static inline void empty_child_inc(struct key_vector *n)
349 {
350         ++tn_info(n)->empty_children ? : ++tn_info(n)->full_children;
351 }
352
353 static inline void empty_child_dec(struct key_vector *n)
354 {
355         tn_info(n)->empty_children-- ? : tn_info(n)->full_children--;
356 }
357
358 static struct key_vector *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
359 {
360         struct key_vector *l;
361         struct tnode *kv;
362
363         kv = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
364         if (!kv)
365                 return NULL;
366
367         /* initialize key vector */
368         l = kv->kv;
369         l->key = key;
370         l->pos = 0;
371         l->bits = 0;
372         l->slen = fa->fa_slen;
373
374         /* link leaf to fib alias */
375         INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
376         hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
377
378         return l;
379 }
380
381 static struct key_vector *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
382 {
383         unsigned int shift = pos + bits;
384         struct key_vector *tn;
385         struct tnode *tnode;
386
387         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
388         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
389
390         tnode = tnode_alloc(bits);
391         if (!tnode)
392                 return NULL;
393
394         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tnode, TNODE_SIZE(0),
395                  sizeof(struct key_vector *) << bits);
396
397         if (bits == KEYLENGTH)
398                 tnode->full_children = 1;
399         else
400                 tnode->empty_children = 1ul << bits;
401
402         tn = tnode->kv;
403         tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
404         tn->pos = pos;
405         tn->bits = bits;
406         tn->slen = pos;
407
408         return tn;
409 }
410
411 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
412  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
413  */
414 static inline int tnode_full(struct key_vector *tn, struct key_vector *n)
415 {
416         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
417 }
418
419 /* Add a child at position i overwriting the old value.
420  * Update the value of full_children and empty_children.
421  */
422 static void put_child(struct key_vector *tn, unsigned long i,
423                       struct key_vector *n)
424 {
425         struct key_vector *chi = get_child(tn, i);
426         int isfull, wasfull;
427
428         BUG_ON(i >= child_length(tn));
429
430         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
431         if (!n && chi)
432                 empty_child_inc(tn);
433         if (n && !chi)
434                 empty_child_dec(tn);
435
436         /* update fullChildren */
437         wasfull = tnode_full(tn, chi);
438         isfull = tnode_full(tn, n);
439
440         if (wasfull && !isfull)
441                 tn_info(tn)->full_children--;
442         else if (!wasfull && isfull)
443                 tn_info(tn)->full_children++;
444
445         if (n && (tn->slen < n->slen))
446                 tn->slen = n->slen;
447
448         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
449 }
450
451 static void update_children(struct key_vector *tn)
452 {
453         unsigned long i;
454
455         /* update all of the child parent pointers */
456         for (i = child_length(tn); i;) {
457                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
458
459                 if (!inode)
460                         continue;
461
462                 /* Either update the children of a tnode that
463                  * already belongs to us or update the child
464                  * to point to ourselves.
465                  */
466                 if (node_parent(inode) == tn)
467                         update_children(inode);
468                 else
469                         node_set_parent(inode, tn);
470         }
471 }
472
473 static inline void put_child_root(struct key_vector *tp, t_key key,
474                                   struct key_vector *n)
475 {
476         if (IS_TRIE(tp))
477                 rcu_assign_pointer(tp->tnode[0], n);
478         else
479                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
480 }
481
482 static inline void tnode_free_init(struct key_vector *tn)
483 {
484         tn_info(tn)->rcu.next = NULL;
485 }
486
487 static inline void tnode_free_append(struct key_vector *tn,
488                                      struct key_vector *n)
489 {
490         tn_info(n)->rcu.next = tn_info(tn)->rcu.next;
491         tn_info(tn)->rcu.next = &tn_info(n)->rcu;
492 }
493
494 static void tnode_free(struct key_vector *tn)
495 {
496         struct callback_head *head = &tn_info(tn)->rcu;
497
498         while (head) {
499                 head = head->next;
500                 tnode_free_size += TNODE_SIZE(1ul << tn->bits);
501                 node_free(tn);
502
503                 tn = container_of(head, struct tnode, rcu)->kv;
504         }
505
506         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
507                 tnode_free_size = 0;
508                 synchronize_rcu();
509         }
510 }
511
512 static struct key_vector *replace(struct trie *t,
513                                   struct key_vector *oldtnode,
514                                   struct key_vector *tn)
515 {
516         struct key_vector *tp = node_parent(oldtnode);
517         unsigned long i;
518
519         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
520         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
521         put_child_root(tp, tn->key, tn);
522
523         /* update all of the child parent pointers */
524         update_children(tn);
525
526         /* all pointers should be clean so we are done */
527         tnode_free(oldtnode);
528
529         /* resize children now that oldtnode is freed */
530         for (i = child_length(tn); i;) {
531                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
532
533                 /* resize child node */
534                 if (tnode_full(tn, inode))
535                         tn = resize(t, inode);
536         }
537
538         return tp;
539 }
540
541 static struct key_vector *inflate(struct trie *t,
542                                   struct key_vector *oldtnode)
543 {
544         struct key_vector *tn;
545         unsigned long i;
546         t_key m;
547
548         pr_debug("In inflate\n");
549
550         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
551         if (!tn)
552                 goto notnode;
553
554         /* prepare oldtnode to be freed */
555         tnode_free_init(oldtnode);
556
557         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
558          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
559          * point to existing tnodes and the links between our allocated
560          * nodes.
561          */
562         for (i = child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
563                 struct key_vector *inode = get_child(oldtnode, --i);
564                 struct key_vector *node0, *node1;
565                 unsigned long j, k;
566
567                 /* An empty child */
568                 if (!inode)
569                         continue;
570
571                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
572                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
573                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
574                         continue;
575                 }
576
577                 /* drop the node in the old tnode free list */
578                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
579
580                 /* An internal node with two children */
581                 if (inode->bits == 1) {
582                         put_child(tn, 2 * i + 1, get_child(inode, 1));
583                         put_child(tn, 2 * i, get_child(inode, 0));
584                         continue;
585                 }
586
587                 /* We will replace this node 'inode' with two new
588                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
589                  * original children. The two new nodes will have
590                  * a position one bit further down the key and this
591                  * means that the "significant" part of their keys
592                  * (see the discussion near the top of this file)
593                  * will differ by one bit, which will be "0" in
594                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
595                  * moving the key position by one step, the bit that
596                  * we are moving away from - the bit at position
597                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
598                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
599                  * two new keys.
600                  */
601                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
602                 if (!node1)
603                         goto nomem;
604                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
605
606                 tnode_free_append(tn, node1);
607                 if (!node0)
608                         goto nomem;
609                 tnode_free_append(tn, node0);
610
611                 /* populate child pointers in new nodes */
612                 for (k = child_length(inode), j = k / 2; j;) {
613                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
614                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
615                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
616                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
617                 }
618
619                 /* link new nodes to parent */
620                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
621                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
622
623                 /* link parent to nodes */
624                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
625                 put_child(tn, 2 * i, node0);
626         }
627
628         /* setup the parent pointers into and out of this node */
629         return replace(t, oldtnode, tn);
630 nomem:
631         /* all pointers should be clean so we are done */
632         tnode_free(tn);
633 notnode:
634         return NULL;
635 }
636
637 static struct key_vector *halve(struct trie *t,
638                                 struct key_vector *oldtnode)
639 {
640         struct key_vector *tn;
641         unsigned long i;
642
643         pr_debug("In halve\n");
644
645         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
646         if (!tn)
647                 goto notnode;
648
649         /* prepare oldtnode to be freed */
650         tnode_free_init(oldtnode);
651
652         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
653          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
654          * point to existing tnodes and the links between our allocated
655          * nodes.
656          */
657         for (i = child_length(oldtnode); i;) {
658                 struct key_vector *node1 = get_child(oldtnode, --i);
659                 struct key_vector *node0 = get_child(oldtnode, --i);
660                 struct key_vector *inode;
661
662                 /* At least one of the children is empty */
663                 if (!node1 || !node0) {
664                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
665                         continue;
666                 }
667
668                 /* Two nonempty children */
669                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
670                 if (!inode)
671                         goto nomem;
672                 tnode_free_append(tn, inode);
673
674                 /* initialize pointers out of node */
675                 put_child(inode, 1, node1);
676                 put_child(inode, 0, node0);
677                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
678
679                 /* link parent to node */
680                 put_child(tn, i / 2, inode);
681         }
682
683         /* setup the parent pointers into and out of this node */
684         return replace(t, oldtnode, tn);
685 nomem:
686         /* all pointers should be clean so we are done */
687         tnode_free(tn);
688 notnode:
689         return NULL;
690 }
691
692 static struct key_vector *collapse(struct trie *t,
693                                    struct key_vector *oldtnode)
694 {
695         struct key_vector *n, *tp;
696         unsigned long i;
697
698         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
699         for (n = NULL, i = child_length(oldtnode); !n && i;)
700                 n = get_child(oldtnode, --i);
701
702         /* compress one level */
703         tp = node_parent(oldtnode);
704         put_child_root(tp, oldtnode->key, n);
705         node_set_parent(n, tp);
706
707         /* drop dead node */
708         node_free(oldtnode);
709
710         return tp;
711 }
712
713 static unsigned char update_suffix(struct key_vector *tn)
714 {
715         unsigned char slen = tn->pos;
716         unsigned long stride, i;
717         unsigned char slen_max;
718
719         /* only vector 0 can have a suffix length greater than or equal to
720          * tn->pos + tn->bits, the second highest node will have a suffix
721          * length at most of tn->pos + tn->bits - 1
722          */
723         slen_max = min_t(unsigned char, tn->pos + tn->bits - 1, tn->slen);
724
725         /* search though the list of children looking for nodes that might
726          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
727          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
728          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
729          */
730         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < child_length(tn); i += stride) {
731                 struct key_vector *n = get_child(tn, i);
732
733                 if (!n || (n->slen <= slen))
734                         continue;
735
736                 /* update stride and slen based on new value */
737                 stride <<= (n->slen - slen);
738                 slen = n->slen;
739                 i &= ~(stride - 1);
740
741                 /* stop searching if we have hit the maximum possible value */
742                 if (slen >= slen_max)
743                         break;
744         }
745
746         tn->slen = slen;
747
748         return slen;
749 }
750
751 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
752  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
753  * Telecommunications, page 6:
754  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
755  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
756  *
757  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
758  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
759  * child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
760  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
761  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
762  * multiply the left-hand side by 50.
763  *
764  * The left-hand side may look a bit weird: child_length(tn)
765  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
766  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
767  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
768  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
769  * we just count them one extra time here.
770  *
771  * A clearer way to write this would be:
772  *
773  * to_be_doubled = tn->full_children;
774  * not_to_be_doubled = child_length(tn) - tn->empty_children -
775  *     tn->full_children;
776  *
777  * new_child_length = child_length(tn) * 2;
778  *
779  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
780  *      new_child_length;
781  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
782  *
783  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
784  *
785  * anyway,
786  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
787  *      inflate_threshold
788  *
789  * avoid a division:
790  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
791  *      inflate_threshold * new_child_length
792  *
793  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
794  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
795  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
796  *
797  * expand new_child_length:
798  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
799  *    tn->full_children) >=
800  *      inflate_threshold * child_length(tn) * 2
801  *
802  * shorten again:
803  * 50 * (tn->full_children + child_length(tn) -
804  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
805  *    child_length(tn)
806  *
807  */
808 static inline bool should_inflate(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
809 {
810         unsigned long used = child_length(tn);
811         unsigned long threshold = used;
812
813         /* Keep root node larger */
814         threshold *= IS_TRIE(tp) ? inflate_threshold_root : inflate_threshold;
815         used -= tn_info(tn)->empty_children;
816         used += tn_info(tn)->full_children;
817
818         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
819
820         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
821 }
822
823 static inline bool should_halve(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
824 {
825         unsigned long used = child_length(tn);
826         unsigned long threshold = used;
827
828         /* Keep root node larger */
829         threshold *= IS_TRIE(tp) ? halve_threshold_root : halve_threshold;
830         used -= tn_info(tn)->empty_children;
831
832         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
833
834         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
835 }
836
837 static inline bool should_collapse(struct key_vector *tn)
838 {
839         unsigned long used = child_length(tn);
840
841         used -= tn_info(tn)->empty_children;
842
843         /* account for bits == KEYLENGTH case */
844         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn_info(tn)->full_children)
845                 used -= KEY_MAX;
846
847         /* One child or none, time to drop us from the trie */
848         return used < 2;
849 }
850
851 #define MAX_WORK 10
852 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn)
853 {
854 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
855         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
856 #endif
857         struct key_vector *tp = node_parent(tn);
858         unsigned long cindex = get_index(tn->key, tp);
859         int max_work = MAX_WORK;
860
861         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
862                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
863
864         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
865          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
866          * thing without us interfering
867          */
868         BUG_ON(tn != get_child(tp, cindex));
869
870         /* Double as long as the resulting node has a number of
871          * nonempty nodes that are above the threshold.
872          */
873         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
874                 tp = inflate(t, tn);
875                 if (!tp) {
876 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
877                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
878 #endif
879                         break;
880                 }
881
882                 max_work--;
883                 tn = get_child(tp, cindex);
884         }
885
886         /* update parent in case inflate failed */
887         tp = node_parent(tn);
888
889         /* Return if at least one inflate is run */
890         if (max_work != MAX_WORK)
891                 return tp;
892
893         /* Halve as long as the number of empty children in this
894          * node is above threshold.
895          */
896         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
897                 tp = halve(t, tn);
898                 if (!tp) {
899 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
900                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
901 #endif
902                         break;
903                 }
904
905                 max_work--;
906                 tn = get_child(tp, cindex);
907         }
908
909         /* Only one child remains */
910         if (should_collapse(tn))
911                 return collapse(t, tn);
912
913         /* update parent in case halve failed */
914         return node_parent(tn);
915 }
916
917 static void node_pull_suffix(struct key_vector *tn, unsigned char slen)
918 {
919         unsigned char node_slen = tn->slen;
920
921         while ((node_slen > tn->pos) && (node_slen > slen)) {
922                 slen = update_suffix(tn);
923                 if (node_slen == slen)
924                         break;
925
926                 tn = node_parent(tn);
927                 node_slen = tn->slen;
928         }
929 }
930
931 static void node_push_suffix(struct key_vector *tn, unsigned char slen)
932 {
933         while (tn->slen < slen) {
934                 tn->slen = slen;
935                 tn = node_parent(tn);
936         }
937 }
938
939 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
940 static struct key_vector *fib_find_node(struct trie *t,
941                                         struct key_vector **tp, u32 key)
942 {
943         struct key_vector *pn, *n = t->kv;
944         unsigned long index = 0;
945
946         do {
947                 pn = n;
948                 n = get_child_rcu(n, index);
949
950                 if (!n)
951                         break;
952
953                 index = get_cindex(key, n);
954
955                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
956                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
957                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
958                  * is the difference between the key and this value.  From
959                  * this we can actually derive several pieces of data.
960                  *   if (index >= (1ul << bits))
961                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
962                  *   else
963                  *     we know the value is cindex
964                  *
965                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
966                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
967                  * long is greater than 32 bits.
968                  */
969                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
970                         n = NULL;
971                         break;
972                 }
973
974                 /* keep searching until we find a perfect match leaf or NULL */
975         } while (IS_TNODE(n));
976
977         *tp = pn;
978
979         return n;
980 }
981
982 /* Return the first fib alias matching TOS with
983  * priority less than or equal to PRIO.
984  */
985 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
986                                         u8 tos, u32 prio, u32 tb_id)
987 {
988         struct fib_alias *fa;
989
990         if (!fah)
991                 return NULL;
992
993         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
994                 if (fa->fa_slen < slen)
995                         continue;
996                 if (fa->fa_slen != slen)
997                         break;
998                 if (fa->tb_id > tb_id)
999                         continue;
1000                 if (fa->tb_id != tb_id)
1001                         break;
1002                 if (fa->fa_tos > tos)
1003                         continue;
1004                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
1005                         return fa;
1006         }
1007
1008         return NULL;
1009 }
1010
1011 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct key_vector *tn)
1012 {
1013         while (!IS_TRIE(tn))
1014                 tn = resize(t, tn);
1015 }
1016
1017 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1018                            struct fib_alias *new, t_key key)
1019 {
1020         struct key_vector *n, *l;
1021
1022         l = leaf_new(key, new);
1023         if (!l)
1024                 goto noleaf;
1025
1026         /* retrieve child from parent node */
1027         n = get_child(tp, get_index(key, tp));
1028
1029         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
1030          *
1031          *  Add a new tnode here
1032          *  first tnode need some special handling
1033          *  leaves us in position for handling as case 3
1034          */
1035         if (n) {
1036                 struct key_vector *tn;
1037
1038                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
1039                 if (!tn)
1040                         goto notnode;
1041
1042                 /* initialize routes out of node */
1043                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
1044                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
1045
1046                 /* start adding routes into the node */
1047                 put_child_root(tp, key, tn);
1048                 node_set_parent(n, tn);
1049
1050                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1051                 tp = tn;
1052         }
1053
1054         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1055         node_push_suffix(tp, new->fa_slen);
1056         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1057         put_child_root(tp, key, l);
1058         trie_rebalance(t, tp);
1059
1060         return 0;
1061 notnode:
1062         node_free(l);
1063 noleaf:
1064         return -ENOMEM;
1065 }
1066
1067 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1068                             struct key_vector *l, struct fib_alias *new,
1069                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1070 {
1071         if (!l)
1072                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1073
1074         if (fa) {
1075                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1076         } else {
1077                 struct fib_alias *last;
1078
1079                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1080                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1081                                 break;
1082                         if ((new->fa_slen == last->fa_slen) &&
1083                             (new->tb_id > last->tb_id))
1084                                 break;
1085                         fa = last;
1086                 }
1087
1088                 if (fa)
1089                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1090                 else
1091                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1092         }
1093
1094         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1095         if (l->slen < new->fa_slen) {
1096                 l->slen = new->fa_slen;
1097                 node_push_suffix(tp, new->fa_slen);
1098         }
1099
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 static bool fib_valid_key_len(u32 key, u8 plen, struct netlink_ext_ack *extack)
1104 {
1105         if (plen > KEYLENGTH) {
1106                 NL_SET_ERR_MSG(extack, "Invalid prefix length");
1107                 return false;
1108         }
1109
1110         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen)) {
1111                 NL_SET_ERR_MSG(extack,
1112                                "Invalid prefix for given prefix length");
1113                 return false;
1114         }
1115
1116         return true;
1117 }
1118
1119 /* Caller must hold RTNL. */
1120 int fib_table_insert(struct net *net, struct fib_table *tb,
1121                      struct fib_config *cfg, struct netlink_ext_ack *extack)
1122 {
1123         enum fib_event_type event = FIB_EVENT_ENTRY_ADD;
1124         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1125         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1126         struct key_vector *l, *tp;
1127         u16 nlflags = NLM_F_EXCL;
1128         struct fib_info *fi;
1129         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1130         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1131         u8 tos = cfg->fc_tos;
1132         u32 key;
1133         int err;
1134
1135         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1136
1137         if (!fib_valid_key_len(key, plen, extack))
1138                 return -EINVAL;
1139
1140         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1141
1142         fi = fib_create_info(cfg, extack);
1143         if (IS_ERR(fi)) {
1144                 err = PTR_ERR(fi);
1145                 goto err;
1146         }
1147
1148         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1149         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority,
1150                                 tb->tb_id) : NULL;
1151
1152         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1153          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1154          * exists or to the node before which we will insert new one.
1155          *
1156          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1157          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1158          * of the new alias.
1159          */
1160
1161         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1162             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1163                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1164
1165                 err = -EEXIST;
1166                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1167                         goto out;
1168
1169                 nlflags &= ~NLM_F_EXCL;
1170
1171                 /* We have 2 goals:
1172                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1173                  * duplicate routes
1174                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1175                  */
1176                 fa_match = NULL;
1177                 fa_first = fa;
1178                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1179                         if ((fa->fa_slen != slen) ||
1180                             (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1181                             (fa->fa_tos != tos))
1182                                 break;
1183                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1184                                 break;
1185                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1186                             fa->fa_info == fi) {
1187                                 fa_match = fa;
1188                                 break;
1189                         }
1190                 }
1191
1192                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1193                         struct fib_info *fi_drop;
1194                         u8 state;
1195
1196                         nlflags |= NLM_F_REPLACE;
1197                         fa = fa_first;
1198                         if (fa_match) {
1199                                 if (fa == fa_match)
1200                                         err = 0;
1201                                 goto out;
1202                         }
1203                         err = -ENOBUFS;
1204                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1205                         if (!new_fa)
1206                                 goto out;
1207
1208                         fi_drop = fa->fa_info;
1209                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1210                         new_fa->fa_info = fi;
1211                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1212                         state = fa->fa_state;
1213                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1214                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1215                         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1216                         new_fa->fa_default = -1;
1217
1218                         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_REPLACE,
1219                                                  key, plen, fi,
1220                                                  new_fa->fa_tos, cfg->fc_type,
1221                                                  tb->tb_id);
1222                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1223                                   tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1224
1225                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1226
1227                         alias_free_mem_rcu(fa);
1228
1229                         fib_release_info(fi_drop);
1230                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1231                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1232
1233                         goto succeeded;
1234                 }
1235                 /* Error if we find a perfect match which
1236                  * uses the same scope, type, and nexthop
1237                  * information.
1238                  */
1239                 if (fa_match)
1240                         goto out;
1241
1242                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND) {
1243                         event = FIB_EVENT_ENTRY_APPEND;
1244                         nlflags |= NLM_F_APPEND;
1245                 } else {
1246                         fa = fa_first;
1247                 }
1248         }
1249         err = -ENOENT;
1250         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1251                 goto out;
1252
1253         nlflags |= NLM_F_CREATE;
1254         err = -ENOBUFS;
1255         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1256         if (!new_fa)
1257                 goto out;
1258
1259         new_fa->fa_info = fi;
1260         new_fa->fa_tos = tos;
1261         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1262         new_fa->fa_state = 0;
1263         new_fa->fa_slen = slen;
1264         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1265         new_fa->fa_default = -1;
1266
1267         /* Insert new entry to the list. */
1268         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1269         if (err)
1270                 goto out_free_new_fa;
1271
1272         if (!plen)
1273                 tb->tb_num_default++;
1274
1275         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1276         call_fib_entry_notifiers(net, event, key, plen, fi, tos, cfg->fc_type,
1277                                  tb->tb_id);
1278         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, new_fa->tb_id,
1279                   &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1280 succeeded:
1281         return 0;
1282
1283 out_free_new_fa:
1284         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1285 out:
1286         fib_release_info(fi);
1287 err:
1288         return err;
1289 }
1290
1291 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1292 {
1293         t_key prefix = n->key;
1294
1295         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1296 }
1297
1298 /* should be called with rcu_read_lock */
1299 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1300                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1301 {
1302         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1303 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1304         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1305 #endif
1306         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1307         struct key_vector *n, *pn;
1308         struct fib_alias *fa;
1309         unsigned long index;
1310         t_key cindex;
1311
1312         trace_fib_table_lookup(tb->tb_id, flp);
1313
1314         pn = t->kv;
1315         cindex = 0;
1316
1317         n = get_child_rcu(pn, cindex);
1318         if (!n)
1319                 return -EAGAIN;
1320
1321 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1322         this_cpu_inc(stats->gets);
1323 #endif
1324
1325         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1326         for (;;) {
1327                 index = get_cindex(key, n);
1328
1329                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1330                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1331                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1332                  * is the difference between the key and this value.  From
1333                  * this we can actually derive several pieces of data.
1334                  *   if (index >= (1ul << bits))
1335                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1336                  *   else
1337                  *     we know the value is cindex
1338                  *
1339                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1340                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1341                  * long is greater than 32 bits.
1342                  */
1343                 if (index >= (1ul << n->bits))
1344                         break;
1345
1346                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1347                 if (IS_LEAF(n))
1348                         goto found;
1349
1350                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1351                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1352                  */
1353                 if (n->slen > n->pos) {
1354                         pn = n;
1355                         cindex = index;
1356                 }
1357
1358                 n = get_child_rcu(n, index);
1359                 if (unlikely(!n))
1360                         goto backtrace;
1361         }
1362
1363         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1364         for (;;) {
1365                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1366                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1367
1368                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1369                  * between the key and the prefix exist in the region of
1370                  * the lsb and higher in the prefix.
1371                  */
1372                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1373                         goto backtrace;
1374
1375                 /* exit out and process leaf */
1376                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1377                         break;
1378
1379                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1380                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1381                  * we started this traversal anyway
1382                  */
1383
1384                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1385 backtrace:
1386 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1387                         if (!n)
1388                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1389 #endif
1390                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1391                          * us to strip at this level so we must ascend back
1392                          * up one level to see if there are any more bits to
1393                          * be stripped there.
1394                          */
1395                         while (!cindex) {
1396                                 t_key pkey = pn->key;
1397
1398                                 /* If we don't have a parent then there is
1399                                  * nothing for us to do as we do not have any
1400                                  * further nodes to parse.
1401                                  */
1402                                 if (IS_TRIE(pn))
1403                                         return -EAGAIN;
1404 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1405                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1406 #endif
1407                                 /* Get Child's index */
1408                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1409                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1410                         }
1411
1412                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1413                         cindex &= cindex - 1;
1414
1415                         /* grab pointer for next child node */
1416                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1417                 }
1418         }
1419
1420 found:
1421         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1422         index = key ^ n->key;
1423
1424         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1425         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1426                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1427                 int nhsel, err;
1428
1429                 if ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen < KEYLENGTH)) {
1430                         if (index >= (1ul << fa->fa_slen))
1431                                 continue;
1432                 }
1433                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1434                         continue;
1435                 if (fi->fib_dead)
1436                         continue;
1437                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1438                         continue;
1439                 fib_alias_accessed(fa);
1440                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1441                 if (unlikely(err < 0)) {
1442 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1443                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1444 #endif
1445                         return err;
1446                 }
1447                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1448                         continue;
1449                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1450                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1451                         struct in_device *in_dev = __in_dev_get_rcu(nh->nh_dev);
1452
1453                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1454                                 continue;
1455                         if (in_dev &&
1456                             IN_DEV_IGNORE_ROUTES_WITH_LINKDOWN(in_dev) &&
1457                             nh->nh_flags & RTNH_F_LINKDOWN &&
1458                             !(fib_flags & FIB_LOOKUP_IGNORE_LINKSTATE))
1459                                 continue;
1460                         if (!(flp->flowi4_flags & FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF)) {
1461                                 if (flp->flowi4_oif &&
1462                                     flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1463                                         continue;
1464                         }
1465
1466                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1467                                 refcount_inc(&fi->fib_clntref);
1468
1469                         res->prefix = htonl(n->key);
1470                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1471                         res->nh_sel = nhsel;
1472                         res->type = fa->fa_type;
1473                         res->scope = fi->fib_scope;
1474                         res->fi = fi;
1475                         res->table = tb;
1476                         res->fa_head = &n->leaf;
1477 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1478                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1479 #endif
1480                         trace_fib_table_lookup_nh(nh);
1481
1482                         return err;
1483                 }
1484         }
1485 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1486         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1487 #endif
1488         goto backtrace;
1489 }
1490 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1491
1492 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1493                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1494 {
1495         /* record the location of the previous list_info entry */
1496         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1497         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1498
1499         /* remove the fib_alias from the list */
1500         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1501
1502         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1503          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1504          */
1505         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1506                 if (tp->slen == l->slen)
1507                         node_pull_suffix(tp, tp->pos);
1508                 put_child_root(tp, l->key, NULL);
1509                 node_free(l);
1510                 trie_rebalance(t, tp);
1511                 return;
1512         }
1513
1514         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1515         if (*pprev)
1516                 return;
1517
1518         /* update the trie with the latest suffix length */
1519         l->slen = fa->fa_slen;
1520         node_pull_suffix(tp, fa->fa_slen);
1521 }
1522
1523 /* Caller must hold RTNL. */
1524 int fib_table_delete(struct net *net, struct fib_table *tb,
1525                      struct fib_config *cfg, struct netlink_ext_ack *extack)
1526 {
1527         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1528         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1529         struct key_vector *l, *tp;
1530         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1531         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1532         u8 tos = cfg->fc_tos;
1533         u32 key;
1534
1535         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1536
1537         if (!fib_valid_key_len(key, plen, extack))
1538                 return -EINVAL;
1539
1540         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1541         if (!l)
1542                 return -ESRCH;
1543
1544         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0, tb->tb_id);
1545         if (!fa)
1546                 return -ESRCH;
1547
1548         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1549
1550         fa_to_delete = NULL;
1551         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1552                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1553
1554                 if ((fa->fa_slen != slen) ||
1555                     (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1556                     (fa->fa_tos != tos))
1557                         break;
1558
1559                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1560                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1561                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1562                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1563                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1564                     (!cfg->fc_protocol ||
1565                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1566                     fib_nh_match(cfg, fi, extack) == 0 &&
1567                     fib_metrics_match(cfg, fi)) {
1568                         fa_to_delete = fa;
1569                         break;
1570                 }
1571         }
1572
1573         if (!fa_to_delete)
1574                 return -ESRCH;
1575
1576         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_DEL, key, plen,
1577                                  fa_to_delete->fa_info, tos,
1578                                  fa_to_delete->fa_type, tb->tb_id);
1579         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1580                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1581
1582         if (!plen)
1583                 tb->tb_num_default--;
1584
1585         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1586
1587         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1588                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1589
1590         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1591         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1592         return 0;
1593 }
1594
1595 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1596 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1597 {
1598         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1599         unsigned long cindex;
1600
1601         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1602         do {
1603                 /* record parent and next child index */
1604                 pn = n;
1605                 cindex = (key > pn->key) ? get_index(key, pn) : 0;
1606
1607                 if (cindex >> pn->bits)
1608                         break;
1609
1610                 /* descend into the next child */
1611                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1612                 if (!n)
1613                         break;
1614
1615                 /* guarantee forward progress on the keys */
1616                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1617                         goto found;
1618         } while (IS_TNODE(n));
1619
1620         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1621         while (!IS_TRIE(pn)) {
1622                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1623                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1624                         t_key pkey = pn->key;
1625
1626                         pn = node_parent_rcu(pn);
1627                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1628                         continue;
1629                 }
1630
1631                 /* grab the next available node */
1632                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1633                 if (!n)
1634                         continue;
1635
1636                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1637                 if (IS_LEAF(n))
1638                         goto found;
1639
1640                 /* Rescan start scanning in new node */
1641                 pn = n;
1642                 cindex = 0;
1643         }
1644
1645         *tn = pn;
1646         return NULL; /* Root of trie */
1647 found:
1648         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1649         *tn = pn;
1650         return n;
1651 }
1652
1653 static void fib_trie_free(struct fib_table *tb)
1654 {
1655         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1656         struct key_vector *pn = t->kv;
1657         unsigned long cindex = 1;
1658         struct hlist_node *tmp;
1659         struct fib_alias *fa;
1660
1661         /* walk trie in reverse order and free everything */
1662         for (;;) {
1663                 struct key_vector *n;
1664
1665                 if (!(cindex--)) {
1666                         t_key pkey = pn->key;
1667
1668                         if (IS_TRIE(pn))
1669                                 break;
1670
1671                         n = pn;
1672                         pn = node_parent(pn);
1673
1674                         /* drop emptied tnode */
1675                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1676                         node_free(n);
1677
1678                         cindex = get_index(pkey, pn);
1679
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 /* grab the next available node */
1684                 n = get_child(pn, cindex);
1685                 if (!n)
1686                         continue;
1687
1688                 if (IS_TNODE(n)) {
1689                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1690                         pn = n;
1691                         cindex = 1ul << n->bits;
1692
1693                         continue;
1694                 }
1695
1696                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1697                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1698                         alias_free_mem_rcu(fa);
1699                 }
1700
1701                 put_child_root(pn, n->key, NULL);
1702                 node_free(n);
1703         }
1704
1705 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1706         free_percpu(t->stats);
1707 #endif
1708         kfree(tb);
1709 }
1710
1711 struct fib_table *fib_trie_unmerge(struct fib_table *oldtb)
1712 {
1713         struct trie *ot = (struct trie *)oldtb->tb_data;
1714         struct key_vector *l, *tp = ot->kv;
1715         struct fib_table *local_tb;
1716         struct fib_alias *fa;
1717         struct trie *lt;
1718         t_key key = 0;
1719
1720         if (oldtb->tb_data == oldtb->__data)
1721                 return oldtb;
1722
1723         local_tb = fib_trie_table(RT_TABLE_LOCAL, NULL);
1724         if (!local_tb)
1725                 return NULL;
1726
1727         lt = (struct trie *)local_tb->tb_data;
1728
1729         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1730                 struct key_vector *local_l = NULL, *local_tp;
1731
1732                 hlist_for_each_entry(fa, &l->leaf, fa_list) {
1733                         struct fib_alias *new_fa;
1734
1735                         if (local_tb->tb_id != fa->tb_id)
1736                                 continue;
1737
1738                         /* clone fa for new local table */
1739                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1740                         if (!new_fa)
1741                                 goto out;
1742
1743                         memcpy(new_fa, fa, sizeof(*fa));
1744
1745                         /* insert clone into table */
1746                         if (!local_l)
1747                                 local_l = fib_find_node(lt, &local_tp, l->key);
1748
1749                         if (fib_insert_alias(lt, local_tp, local_l, new_fa,
1750                                              NULL, l->key)) {
1751                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1752                                 goto out;
1753                         }
1754                 }
1755
1756                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1757                 key = l->key + 1;
1758                 if (key < l->key)
1759                         break;
1760         }
1761
1762         return local_tb;
1763 out:
1764         fib_trie_free(local_tb);
1765
1766         return NULL;
1767 }
1768
1769 /* Caller must hold RTNL */
1770 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1771 {
1772         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1773         struct key_vector *pn = t->kv;
1774         unsigned long cindex = 1;
1775         struct hlist_node *tmp;
1776         struct fib_alias *fa;
1777
1778         /* walk trie in reverse order */
1779         for (;;) {
1780                 unsigned char slen = 0;
1781                 struct key_vector *n;
1782
1783                 if (!(cindex--)) {
1784                         t_key pkey = pn->key;
1785
1786                         /* cannot resize the trie vector */
1787                         if (IS_TRIE(pn))
1788                                 break;
1789
1790                         /* update the suffix to address pulled leaves */
1791                         if (pn->slen > pn->pos)
1792                                 update_suffix(pn);
1793
1794                         /* resize completed node */
1795                         pn = resize(t, pn);
1796                         cindex = get_index(pkey, pn);
1797
1798                         continue;
1799                 }
1800
1801                 /* grab the next available node */
1802                 n = get_child(pn, cindex);
1803                 if (!n)
1804                         continue;
1805
1806                 if (IS_TNODE(n)) {
1807                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1808                         pn = n;
1809                         cindex = 1ul << n->bits;
1810
1811                         continue;
1812                 }
1813
1814                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1815                         /* if alias was cloned to local then we just
1816                          * need to remove the local copy from main
1817                          */
1818                         if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1819                                 hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1820                                 alias_free_mem_rcu(fa);
1821                                 continue;
1822                         }
1823
1824                         /* record local slen */
1825                         slen = fa->fa_slen;
1826                 }
1827
1828                 /* update leaf slen */
1829                 n->slen = slen;
1830
1831                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1832                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1833                         node_free(n);
1834                 }
1835         }
1836 }
1837
1838 /* Caller must hold RTNL. */
1839 int fib_table_flush(struct net *net, struct fib_table *tb, bool flush_all)
1840 {
1841         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1842         struct key_vector *pn = t->kv;
1843         unsigned long cindex = 1;
1844         struct hlist_node *tmp;
1845         struct fib_alias *fa;
1846         int found = 0;
1847
1848         /* walk trie in reverse order */
1849         for (;;) {
1850                 unsigned char slen = 0;
1851                 struct key_vector *n;
1852
1853                 if (!(cindex--)) {
1854                         t_key pkey = pn->key;
1855
1856                         /* cannot resize the trie vector */
1857                         if (IS_TRIE(pn))
1858                                 break;
1859
1860                         /* update the suffix to address pulled leaves */
1861                         if (pn->slen > pn->pos)
1862                                 update_suffix(pn);
1863
1864                         /* resize completed node */
1865                         pn = resize(t, pn);
1866                         cindex = get_index(pkey, pn);
1867
1868                         continue;
1869                 }
1870
1871                 /* grab the next available node */
1872                 n = get_child(pn, cindex);
1873                 if (!n)
1874                         continue;
1875
1876                 if (IS_TNODE(n)) {
1877                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1878                         pn = n;
1879                         cindex = 1ul << n->bits;
1880
1881                         continue;
1882                 }
1883
1884                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1885                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1886
1887                         if (!fi || tb->tb_id != fa->tb_id ||
1888                             (!(fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD) &&
1889                              !fib_props[fa->fa_type].error)) {
1890                                 slen = fa->fa_slen;
1891                                 continue;
1892                         }
1893
1894                         /* Do not flush error routes if network namespace is
1895                          * not being dismantled
1896                          */
1897                         if (!flush_all && fib_props[fa->fa_type].error) {
1898                                 slen = fa->fa_slen;
1899                                 continue;
1900                         }
1901
1902                         call_fib_entry_notifiers(net, FIB_EVENT_ENTRY_DEL,
1903                                                  n->key,
1904                                                  KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1905                                                  fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1906                                                  tb->tb_id);
1907                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1908                         fib_release_info(fa->fa_info);
1909                         alias_free_mem_rcu(fa);
1910                         found++;
1911                 }
1912
1913                 /* update leaf slen */
1914                 n->slen = slen;
1915
1916                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1917                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1918                         node_free(n);
1919                 }
1920         }
1921
1922         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1923         return found;
1924 }
1925
1926 static void fib_leaf_notify(struct net *net, struct key_vector *l,
1927                             struct fib_table *tb, struct notifier_block *nb)
1928 {
1929         struct fib_alias *fa;
1930
1931         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1932                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1933
1934                 if (!fi)
1935                         continue;
1936
1937                 /* local and main table can share the same trie,
1938                  * so don't notify twice for the same entry.
1939                  */
1940                 if (tb->tb_id != fa->tb_id)
1941                         continue;
1942
1943                 call_fib_entry_notifier(nb, net, FIB_EVENT_ENTRY_ADD, l->key,
1944                                         KEYLENGTH - fa->fa_slen, fi, fa->fa_tos,
1945                                         fa->fa_type, fa->tb_id);
1946         }
1947 }
1948
1949 static void fib_table_notify(struct net *net, struct fib_table *tb,
1950                              struct notifier_block *nb)
1951 {
1952         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1953         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
1954         t_key key = 0;
1955
1956         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1957                 fib_leaf_notify(net, l, tb, nb);
1958
1959                 key = l->key + 1;
1960                 /* stop in case of wrap around */
1961                 if (key < l->key)
1962                         break;
1963         }
1964 }
1965
1966 void fib_notify(struct net *net, struct notifier_block *nb)
1967 {
1968         unsigned int h;
1969
1970         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
1971                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
1972                 struct fib_table *tb;
1973
1974                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist)
1975                         fib_table_notify(net, tb, nb);
1976         }
1977 }
1978
1979 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1980 {
1981         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1982 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1983         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1984
1985         if (tb->tb_data == tb->__data)
1986                 free_percpu(t->stats);
1987 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1988         kfree(tb);
1989 }
1990
1991 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1992 {
1993         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1994 }
1995
1996 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1997                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1998 {
1999         __be32 xkey = htonl(l->key);
2000         struct fib_alias *fa;
2001         int i, s_i;
2002
2003         s_i = cb->args[4];
2004         i = 0;
2005
2006         /* rcu_read_lock is hold by caller */
2007         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2008                 int err;
2009
2010                 if (i < s_i) {
2011                         i++;
2012                         continue;
2013                 }
2014
2015                 if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
2016                         i++;
2017                         continue;
2018                 }
2019
2020                 err = fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
2021                                     cb->nlh->nlmsg_seq, RTM_NEWROUTE,
2022                                     tb->tb_id, fa->fa_type,
2023                                     xkey, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2024                                     fa->fa_tos, fa->fa_info, NLM_F_MULTI);
2025                 if (err < 0) {
2026                         cb->args[4] = i;
2027                         return err;
2028                 }
2029                 i++;
2030         }
2031
2032         cb->args[4] = i;
2033         return skb->len;
2034 }
2035
2036 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
2037 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
2038                    struct netlink_callback *cb)
2039 {
2040         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
2041         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
2042         /* Dump starting at last key.
2043          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
2044          */
2045         int count = cb->args[2];
2046         t_key key = cb->args[3];
2047
2048         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
2049                 int err;
2050
2051                 err = fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb);
2052                 if (err < 0) {
2053                         cb->args[3] = key;
2054                         cb->args[2] = count;
2055                         return err;
2056                 }
2057
2058                 ++count;
2059                 key = l->key + 1;
2060
2061                 memset(&cb->args[4], 0,
2062                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
2063
2064                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
2065                 if (key < l->key)
2066                         break;
2067         }
2068
2069         cb->args[3] = key;
2070         cb->args[2] = count;
2071
2072         return skb->len;
2073 }
2074
2075 void __init fib_trie_init(void)
2076 {
2077         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
2078                                           sizeof(struct fib_alias),
2079                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
2080
2081         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
2082                                            LEAF_SIZE,
2083                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
2084 }
2085
2086 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id, struct fib_table *alias)
2087 {
2088         struct fib_table *tb;
2089         struct trie *t;
2090         size_t sz = sizeof(*tb);
2091
2092         if (!alias)
2093                 sz += sizeof(struct trie);
2094
2095         tb = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
2096         if (!tb)
2097                 return NULL;
2098
2099         tb->tb_id = id;
2100         tb->tb_num_default = 0;
2101         tb->tb_data = (alias ? alias->__data : tb->__data);
2102
2103         if (alias)
2104                 return tb;
2105
2106         t = (struct trie *) tb->tb_data;
2107         t->kv[0].pos = KEYLENGTH;
2108         t->kv[0].slen = KEYLENGTH;
2109 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2110         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
2111         if (!t->stats) {
2112                 kfree(tb);
2113                 tb = NULL;
2114         }
2115 #endif
2116
2117         return tb;
2118 }
2119
2120 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2121 /* Depth first Trie walk iterator */
2122 struct fib_trie_iter {
2123         struct seq_net_private p;
2124         struct fib_table *tb;
2125         struct key_vector *tnode;
2126         unsigned int index;
2127         unsigned int depth;
2128 };
2129
2130 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
2131 {
2132         unsigned long cindex = iter->index;
2133         struct key_vector *pn = iter->tnode;
2134         t_key pkey;
2135
2136         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
2137                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
2138
2139         while (!IS_TRIE(pn)) {
2140                 while (cindex < child_length(pn)) {
2141                         struct key_vector *n = get_child_rcu(pn, cindex++);
2142
2143                         if (!n)
2144                                 continue;
2145
2146                         if (IS_LEAF(n)) {
2147                                 iter->tnode = pn;
2148                                 iter->index = cindex;
2149                         } else {
2150                                 /* push down one level */
2151                                 iter->tnode = n;
2152                                 iter->index = 0;
2153                                 ++iter->depth;
2154                         }
2155
2156                         return n;
2157                 }
2158
2159                 /* Current node exhausted, pop back up */
2160                 pkey = pn->key;
2161                 pn = node_parent_rcu(pn);
2162                 cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
2163                 --iter->depth;
2164         }
2165
2166         /* record root node so further searches know we are done */
2167         iter->tnode = pn;
2168         iter->index = 0;
2169
2170         return NULL;
2171 }
2172
2173 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
2174                                              struct trie *t)
2175 {
2176         struct key_vector *n, *pn;
2177
2178         if (!t)
2179                 return NULL;
2180
2181         pn = t->kv;
2182         n = rcu_dereference(pn->tnode[0]);
2183         if (!n)
2184                 return NULL;
2185
2186         if (IS_TNODE(n)) {
2187                 iter->tnode = n;
2188                 iter->index = 0;
2189                 iter->depth = 1;
2190         } else {
2191                 iter->tnode = pn;
2192                 iter->index = 0;
2193                 iter->depth = 0;
2194         }
2195
2196         return n;
2197 }
2198
2199 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
2200 {
2201         struct key_vector *n;
2202         struct fib_trie_iter iter;
2203
2204         memset(s, 0, sizeof(*s));
2205
2206         rcu_read_lock();
2207         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
2208                 if (IS_LEAF(n)) {
2209                         struct fib_alias *fa;
2210
2211                         s->leaves++;
2212                         s->totdepth += iter.depth;
2213                         if (iter.depth > s->maxdepth)
2214                                 s->maxdepth = iter.depth;
2215
2216                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
2217                                 ++s->prefixes;
2218                 } else {
2219                         s->tnodes++;
2220                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
2221                                 s->nodesizes[n->bits]++;
2222                         s->nullpointers += tn_info(n)->empty_children;
2223                 }
2224         }
2225         rcu_read_unlock();
2226 }
2227
2228 /*
2229  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
2230  */
2231 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
2232 {
2233         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
2234
2235         if (stat->leaves)
2236                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
2237         else
2238                 avdepth = 0;
2239
2240         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
2241                    avdepth / 100, avdepth % 100);
2242         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
2243
2244         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
2245         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
2246
2247         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
2248         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
2249
2250         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
2251         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
2252
2253         max = MAX_STAT_DEPTH;
2254         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
2255                 max--;
2256
2257         pointers = 0;
2258         for (i = 1; i < max; i++)
2259                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2260                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2261                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2262                 }
2263         seq_putc(seq, '\n');
2264         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2265
2266         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2267         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2268         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2269 }
2270
2271 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2272 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2273                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2274 {
2275         struct trie_use_stats s = { 0 };
2276         int cpu;
2277
2278         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2279         for_each_possible_cpu(cpu) {
2280                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2281
2282                 s.gets += pcpu->gets;
2283                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2284                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2285                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2286                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2287                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2288         }
2289
2290         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2291         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2292         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2293         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2294                    s.semantic_match_passed);
2295         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2296         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2297         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2298 }
2299 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2300
2301 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2302 {
2303         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2304                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2305         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2306                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2307         else
2308                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2309 }
2310
2311
2312 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2313 {
2314         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2315         unsigned int h;
2316
2317         seq_printf(seq,
2318                    "Basic info: size of leaf:"
2319                    " %zd bytes, size of tnode: %zd bytes.\n",
2320                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2321
2322         rcu_read_lock();
2323         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2324                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2325                 struct fib_table *tb;
2326
2327                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2328                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2329                         struct trie_stat stat;
2330
2331                         if (!t)
2332                                 continue;
2333
2334                         fib_table_print(seq, tb);
2335
2336                         trie_collect_stats(t, &stat);
2337                         trie_show_stats(seq, &stat);
2338 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2339                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2340 #endif
2341                 }
2342                 cond_resched_rcu();
2343         }
2344         rcu_read_unlock();
2345
2346         return 0;
2347 }
2348
2349 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2350 {
2351         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2352 }
2353
2354 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2355         .owner  = THIS_MODULE,
2356         .open   = fib_triestat_seq_open,
2357         .read   = seq_read,
2358         .llseek = seq_lseek,
2359         .release = single_release_net,
2360 };
2361
2362 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2363 {
2364         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2365         struct net *net = seq_file_net(seq);
2366         loff_t idx = 0;
2367         unsigned int h;
2368
2369         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2370                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2371                 struct fib_table *tb;
2372
2373                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2374                         struct key_vector *n;
2375
2376                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2377                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2378                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2379                                 if (pos == idx++) {
2380                                         iter->tb = tb;
2381                                         return n;
2382                                 }
2383                 }
2384         }
2385
2386         return NULL;
2387 }
2388
2389 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2390         __acquires(RCU)
2391 {
2392         rcu_read_lock();
2393         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2394 }
2395
2396 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2397 {
2398         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2399         struct net *net = seq_file_net(seq);
2400         struct fib_table *tb = iter->tb;
2401         struct hlist_node *tb_node;
2402         unsigned int h;
2403         struct key_vector *n;
2404
2405         ++*pos;
2406         /* next node in same table */
2407         n = fib_trie_get_next(iter);
2408         if (n)
2409                 return n;
2410
2411         /* walk rest of this hash chain */
2412         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2413         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2414                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2415                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2416                 if (n)
2417                         goto found;
2418         }
2419
2420         /* new hash chain */
2421         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2422                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2423                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2424                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2425                         if (n)
2426                                 goto found;
2427                 }
2428         }
2429         return NULL;
2430
2431 found:
2432         iter->tb = tb;
2433         return n;
2434 }
2435
2436 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2437         __releases(RCU)
2438 {
2439         rcu_read_unlock();
2440 }
2441
2442 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2443 {
2444         while (n-- > 0)
2445                 seq_puts(seq, "   ");
2446 }
2447
2448 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2449 {
2450         switch (s) {
2451         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2452         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2453         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2454         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2455         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2456         default:
2457                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2458                 return buf;
2459         }
2460 }
2461
2462 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2463         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2464         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2465         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2466         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2467         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2468         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2469         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2470         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2471         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2472         [RTN_THROW] = "THROW",
2473         [RTN_NAT] = "NAT",
2474         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2475 };
2476
2477 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2478 {
2479         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2480                 return rtn_type_names[t];
2481         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2482         return buf;
2483 }
2484
2485 /* Pretty print the trie */
2486 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2487 {
2488         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2489         struct key_vector *n = v;
2490
2491         if (IS_TRIE(node_parent_rcu(n)))
2492                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2493
2494         if (IS_TNODE(n)) {
2495                 __be32 prf = htonl(n->key);
2496
2497                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2498                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2499                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2500                            tn_info(n)->full_children,
2501                            tn_info(n)->empty_children);
2502         } else {
2503                 __be32 val = htonl(n->key);
2504                 struct fib_alias *fa;
2505
2506                 seq_indent(seq, iter->depth);
2507                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2508
2509                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2510                         char buf1[32], buf2[32];
2511
2512                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2513                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2514                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2515                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2516                                              fa->fa_info->fib_scope),
2517                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2518                                             fa->fa_type));
2519                         if (fa->fa_tos)
2520                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2521                         seq_putc(seq, '\n');
2522                 }
2523         }
2524
2525         return 0;
2526 }
2527
2528 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2529         .start  = fib_trie_seq_start,
2530         .next   = fib_trie_seq_next,
2531         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2532         .show   = fib_trie_seq_show,
2533 };
2534
2535 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2536 {
2537         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2538                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2539 }
2540
2541 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2542         .owner  = THIS_MODULE,
2543         .open   = fib_trie_seq_open,
2544         .read   = seq_read,
2545         .llseek = seq_lseek,
2546         .release = seq_release_net,
2547 };
2548
2549 struct fib_route_iter {
2550         struct seq_net_private p;
2551         struct fib_table *main_tb;
2552         struct key_vector *tnode;
2553         loff_t  pos;
2554         t_key   key;
2555 };
2556
2557 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2558                                             loff_t pos)
2559 {
2560         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2561         t_key key;
2562
2563         /* use cached location of previously found key */
2564         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2565                 key = iter->key;
2566         } else {
2567                 iter->pos = 1;
2568                 key = 0;
2569         }
2570
2571         pos -= iter->pos;
2572
2573         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) && (pos-- > 0)) {
2574                 key = l->key + 1;
2575                 iter->pos++;
2576                 l = NULL;
2577
2578                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2579                 if (!key)
2580                         break;
2581         }
2582
2583         if (l)
2584                 iter->key = l->key;     /* remember it */
2585         else
2586                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2587
2588         return l;
2589 }
2590
2591 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2592         __acquires(RCU)
2593 {
2594         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2595         struct fib_table *tb;
2596         struct trie *t;
2597
2598         rcu_read_lock();
2599
2600         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2601         if (!tb)
2602                 return NULL;
2603
2604         iter->main_tb = tb;
2605         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2606         iter->tnode = t->kv;
2607
2608         if (*pos != 0)
2609                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2610
2611         iter->pos = 0;
2612         iter->key = KEY_MAX;
2613
2614         return SEQ_START_TOKEN;
2615 }
2616
2617 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2618 {
2619         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2620         struct key_vector *l = NULL;
2621         t_key key = iter->key + 1;
2622
2623         ++*pos;
2624
2625         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2626         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2627                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2628
2629         if (l) {
2630                 iter->key = l->key;
2631                 iter->pos++;
2632         } else {
2633                 iter->pos = 0;
2634         }
2635
2636         return l;
2637 }
2638
2639 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2640         __releases(RCU)
2641 {
2642         rcu_read_unlock();
2643 }
2644
2645 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2646 {
2647         unsigned int flags = 0;
2648
2649         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2650                 flags = RTF_REJECT;
2651         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2652                 flags |= RTF_GATEWAY;
2653         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2654                 flags |= RTF_HOST;
2655         flags |= RTF_UP;
2656         return flags;
2657 }
2658
2659 /*
2660  *      This outputs /proc/net/route.
2661  *      The format of the file is not supposed to be changed
2662  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2663  *      legacy utilities
2664  */
2665 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2666 {
2667         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2668         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2669         struct fib_alias *fa;
2670         struct key_vector *l = v;
2671         __be32 prefix;
2672
2673         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2674                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2675                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2676                            "\tWindow\tIRTT");
2677                 return 0;
2678         }
2679
2680         prefix = htonl(l->key);
2681
2682         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2683                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2684                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2685                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2686
2687                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2688                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2689                         continue;
2690
2691                 if (fa->tb_id != tb->tb_id)
2692                         continue;
2693
2694                 seq_setwidth(seq, 127);
2695
2696                 if (fi)
2697                         seq_printf(seq,
2698                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2699                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2700                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2701                                    prefix,
2702                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2703                                    fi->fib_priority,
2704                                    mask,
2705                                    (fi->fib_advmss ?
2706                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2707                                    fi->fib_window,
2708                                    fi->fib_rtt >> 3);
2709                 else
2710                         seq_printf(seq,
2711                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2712                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2713                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2714                                    mask, 0, 0, 0);
2715
2716                 seq_pad(seq, '\n');
2717         }
2718
2719         return 0;
2720 }
2721
2722 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2723         .start  = fib_route_seq_start,
2724         .next   = fib_route_seq_next,
2725         .stop   = fib_route_seq_stop,
2726         .show   = fib_route_seq_show,
2727 };
2728
2729 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2730 {
2731         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2732                             sizeof(struct fib_route_iter));
2733 }
2734
2735 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2736         .owner  = THIS_MODULE,
2737         .open   = fib_route_seq_open,
2738         .read   = seq_read,
2739         .llseek = seq_lseek,
2740         .release = seq_release_net,
2741 };
2742
2743 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2744 {
2745         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2746                 goto out1;
2747
2748         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2749                          &fib_triestat_fops))
2750                 goto out2;
2751
2752         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2753                 goto out3;
2754
2755         return 0;
2756
2757 out3:
2758         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2759 out2:
2760         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2761 out1:
2762         return -ENOMEM;
2763 }
2764
2765 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2766 {
2767         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2768         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2769         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2770 }
2771
2772 #endif /* CONFIG_PROC_FS */