]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmalloc.c
Merge branches 'acpi-sleep-fixes' and 'acpi-wdat-fixes'
[karo-tx-linux.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/notifier.h>
25 #include <linux/rbtree.h>
26 #include <linux/radix-tree.h>
27 #include <linux/rcupdate.h>
28 #include <linux/pfn.h>
29 #include <linux/kmemleak.h>
30 #include <linux/atomic.h>
31 #include <linux/compiler.h>
32 #include <linux/llist.h>
33 #include <linux/bitops.h>
34
35 #include <asm/uaccess.h>
36 #include <asm/tlbflush.h>
37 #include <asm/shmparam.h>
38
39 #include "internal.h"
40
41 struct vfree_deferred {
42         struct llist_head list;
43         struct work_struct wq;
44 };
45 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
46
47 static void __vunmap(const void *, int);
48
49 static void free_work(struct work_struct *w)
50 {
51         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
52         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
53         while (llnode) {
54                 void *p = llnode;
55                 llnode = llist_next(llnode);
56                 __vunmap(p, 1);
57         }
58 }
59
60 /*** Page table manipulation functions ***/
61
62 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
63 {
64         pte_t *pte;
65
66         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
67         do {
68                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
69                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
70         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
71 }
72
73 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
74 {
75         pmd_t *pmd;
76         unsigned long next;
77
78         pmd = pmd_offset(pud, addr);
79         do {
80                 next = pmd_addr_end(addr, end);
81                 if (pmd_clear_huge(pmd))
82                         continue;
83                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
84                         continue;
85                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
86         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
87 }
88
89 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
90 {
91         pud_t *pud;
92         unsigned long next;
93
94         pud = pud_offset(pgd, addr);
95         do {
96                 next = pud_addr_end(addr, end);
97                 if (pud_clear_huge(pud))
98                         continue;
99                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
100                         continue;
101                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
102         } while (pud++, addr = next, addr != end);
103 }
104
105 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
106 {
107         pgd_t *pgd;
108         unsigned long next;
109
110         BUG_ON(addr >= end);
111         pgd = pgd_offset_k(addr);
112         do {
113                 next = pgd_addr_end(addr, end);
114                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
115                         continue;
116                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
117         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
118 }
119
120 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
121                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
122 {
123         pte_t *pte;
124
125         /*
126          * nr is a running index into the array which helps higher level
127          * callers keep track of where we're up to.
128          */
129
130         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
131         if (!pte)
132                 return -ENOMEM;
133         do {
134                 struct page *page = pages[*nr];
135
136                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
137                         return -EBUSY;
138                 if (WARN_ON(!page))
139                         return -ENOMEM;
140                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
141                 (*nr)++;
142         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
143         return 0;
144 }
145
146 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
147                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
148 {
149         pmd_t *pmd;
150         unsigned long next;
151
152         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
153         if (!pmd)
154                 return -ENOMEM;
155         do {
156                 next = pmd_addr_end(addr, end);
157                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
158                         return -ENOMEM;
159         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
160         return 0;
161 }
162
163 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
164                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
165 {
166         pud_t *pud;
167         unsigned long next;
168
169         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
170         if (!pud)
171                 return -ENOMEM;
172         do {
173                 next = pud_addr_end(addr, end);
174                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
175                         return -ENOMEM;
176         } while (pud++, addr = next, addr != end);
177         return 0;
178 }
179
180 /*
181  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
182  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
183  *
184  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
185  */
186 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
187                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
188 {
189         pgd_t *pgd;
190         unsigned long next;
191         unsigned long addr = start;
192         int err = 0;
193         int nr = 0;
194
195         BUG_ON(addr >= end);
196         pgd = pgd_offset_k(addr);
197         do {
198                 next = pgd_addr_end(addr, end);
199                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
200                 if (err)
201                         return err;
202         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
203
204         return nr;
205 }
206
207 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
208                            pgprot_t prot, struct page **pages)
209 {
210         int ret;
211
212         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
213         flush_cache_vmap(start, end);
214         return ret;
215 }
216
217 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
218 {
219         /*
220          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
221          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
222          * just put it in the vmalloc space.
223          */
224 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
225         unsigned long addr = (unsigned long)x;
226         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
227                 return 1;
228 #endif
229         return is_vmalloc_addr(x);
230 }
231
232 /*
233  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
234  */
235 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
236 {
237         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
238         struct page *page = NULL;
239         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
240
241         /*
242          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
243          * architectures that do not vmalloc module space
244          */
245         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
246
247         if (!pgd_none(*pgd)) {
248                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
249                 if (!pud_none(*pud)) {
250                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
251                         if (!pmd_none(*pmd)) {
252                                 pte_t *ptep, pte;
253
254                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
255                                 pte = *ptep;
256                                 if (pte_present(pte))
257                                         page = pte_page(pte);
258                                 pte_unmap(ptep);
259                         }
260                 }
261         }
262         return page;
263 }
264 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
265
266 /*
267  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
268  */
269 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
270 {
271         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
272 }
273 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
274
275
276 /*** Global kva allocator ***/
277
278 #define VM_VM_AREA      0x04
279
280 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
281 /* Export for kexec only */
282 LIST_HEAD(vmap_area_list);
283 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
284 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
285
286 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
287 static struct rb_node *free_vmap_cache;
288 static unsigned long cached_hole_size;
289 static unsigned long cached_vstart;
290 static unsigned long cached_align;
291
292 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
293
294 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
295 {
296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
297
298         while (n) {
299                 struct vmap_area *va;
300
301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
302                 if (addr < va->va_start)
303                         n = n->rb_left;
304                 else if (addr >= va->va_end)
305                         n = n->rb_right;
306                 else
307                         return va;
308         }
309
310         return NULL;
311 }
312
313 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
314 {
315         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
316         struct rb_node *parent = NULL;
317         struct rb_node *tmp;
318
319         while (*p) {
320                 struct vmap_area *tmp_va;
321
322                 parent = *p;
323                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
324                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
325                         p = &(*p)->rb_left;
326                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
327                         p = &(*p)->rb_right;
328                 else
329                         BUG();
330         }
331
332         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
333         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
334
335         /* address-sort this list */
336         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
337         if (tmp) {
338                 struct vmap_area *prev;
339                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
340                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
341         } else
342                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
343 }
344
345 static void purge_vmap_area_lazy(void);
346
347 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
348
349 /*
350  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
351  * vstart and vend.
352  */
353 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
354                                 unsigned long align,
355                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
356                                 int node, gfp_t gfp_mask)
357 {
358         struct vmap_area *va;
359         struct rb_node *n;
360         unsigned long addr;
361         int purged = 0;
362         struct vmap_area *first;
363
364         BUG_ON(!size);
365         BUG_ON(offset_in_page(size));
366         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
367
368         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
369
370         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
371                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
372         if (unlikely(!va))
373                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
374
375         /*
376          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
377          * to avoid false negatives.
378          */
379         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
380
381 retry:
382         spin_lock(&vmap_area_lock);
383         /*
384          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
385          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
386          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
387          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
388          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
389          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
390          * without updating cached_hole_size or cached_align.
391          */
392         if (!free_vmap_cache ||
393                         size < cached_hole_size ||
394                         vstart < cached_vstart ||
395                         align < cached_align) {
396 nocache:
397                 cached_hole_size = 0;
398                 free_vmap_cache = NULL;
399         }
400         /* record if we encounter less permissive parameters */
401         cached_vstart = vstart;
402         cached_align = align;
403
404         /* find starting point for our search */
405         if (free_vmap_cache) {
406                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
407                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
408                 if (addr < vstart)
409                         goto nocache;
410                 if (addr + size < addr)
411                         goto overflow;
412
413         } else {
414                 addr = ALIGN(vstart, align);
415                 if (addr + size < addr)
416                         goto overflow;
417
418                 n = vmap_area_root.rb_node;
419                 first = NULL;
420
421                 while (n) {
422                         struct vmap_area *tmp;
423                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
424                         if (tmp->va_end >= addr) {
425                                 first = tmp;
426                                 if (tmp->va_start <= addr)
427                                         break;
428                                 n = n->rb_left;
429                         } else
430                                 n = n->rb_right;
431                 }
432
433                 if (!first)
434                         goto found;
435         }
436
437         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
438         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
439                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
440                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
441                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
442                 if (addr + size < addr)
443                         goto overflow;
444
445                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
446                         goto found;
447
448                 first = list_next_entry(first, list);
449         }
450
451 found:
452         if (addr + size > vend)
453                 goto overflow;
454
455         va->va_start = addr;
456         va->va_end = addr + size;
457         va->flags = 0;
458         __insert_vmap_area(va);
459         free_vmap_cache = &va->rb_node;
460         spin_unlock(&vmap_area_lock);
461
462         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
463         BUG_ON(va->va_start < vstart);
464         BUG_ON(va->va_end > vend);
465
466         return va;
467
468 overflow:
469         spin_unlock(&vmap_area_lock);
470         if (!purged) {
471                 purge_vmap_area_lazy();
472                 purged = 1;
473                 goto retry;
474         }
475
476         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
477                 unsigned long freed = 0;
478                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
479                 if (freed > 0) {
480                         purged = 0;
481                         goto retry;
482                 }
483         }
484
485         if (printk_ratelimit())
486                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
487                         size);
488         kfree(va);
489         return ERR_PTR(-EBUSY);
490 }
491
492 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
493 {
494         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
495 }
496 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
497
498 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
499 {
500         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
501 }
502 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
503
504 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
505 {
506         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
507
508         if (free_vmap_cache) {
509                 if (va->va_end < cached_vstart) {
510                         free_vmap_cache = NULL;
511                 } else {
512                         struct vmap_area *cache;
513                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
514                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
515                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
516                                 /*
517                                  * We don't try to update cached_hole_size or
518                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
519                                  */
520                         }
521                 }
522         }
523         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
524         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
525         list_del_rcu(&va->list);
526
527         /*
528          * Track the highest possible candidate for pcpu area
529          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
530          * here too, consider only end addresses which fall inside
531          * vmalloc area proper.
532          */
533         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
534                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
535
536         kfree_rcu(va, rcu_head);
537 }
538
539 /*
540  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
541  */
542 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
543 {
544         spin_lock(&vmap_area_lock);
545         __free_vmap_area(va);
546         spin_unlock(&vmap_area_lock);
547 }
548
549 /*
550  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
551  */
552 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
553 {
554         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
555 }
556
557 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
558 {
559         /*
560          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if pagealloc
561          * debugging is enabled.  This catches use after free bugs similarly to
562          * those in linear kernel virtual address space after a page has been
563          * freed.
564          *
565          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to minimise
566          * intrusiveness of this debugging feature.
567          *
568          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address debugging
569          * doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot faster).
570          */
571         if (debug_pagealloc_enabled()) {
572                 vunmap_page_range(start, end);
573                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
574         }
575 }
576
577 /*
578  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
579  * before attempting to purge with a TLB flush.
580  *
581  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
582  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
583  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
584  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
585  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
586  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
587  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
588  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
589  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
590  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
591  * becomes a problem on bigger systems.
592  */
593 static unsigned long lazy_max_pages(void)
594 {
595         unsigned int log;
596
597         log = fls(num_online_cpus());
598
599         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
600 }
601
602 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
603
604 /* for per-CPU blocks */
605 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
606
607 /*
608  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
609  * immediately freed.
610  */
611 void set_iounmap_nonlazy(void)
612 {
613         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
614 }
615
616 /*
617  * Purges all lazily-freed vmap areas.
618  *
619  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
620  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
621  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
622  * their own TLB flushing).
623  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
624  *              *end = max(*end, highest purged address)
625  */
626 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
627                                         int sync, int force_flush)
628 {
629         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
630         struct llist_node *valist;
631         struct vmap_area *va;
632         struct vmap_area *n_va;
633         int nr = 0;
634
635         /*
636          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
637          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
638          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
639          */
640         if (!sync && !force_flush) {
641                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
642                         return;
643         } else
644                 spin_lock(&purge_lock);
645
646         if (sync)
647                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
648
649         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
650         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
651                 if (va->va_start < *start)
652                         *start = va->va_start;
653                 if (va->va_end > *end)
654                         *end = va->va_end;
655                 nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
656         }
657
658         if (nr)
659                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
660
661         if (nr || force_flush)
662                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
663
664         if (nr) {
665                 spin_lock(&vmap_area_lock);
666                 llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list)
667                         __free_vmap_area(va);
668                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
669         }
670         spin_unlock(&purge_lock);
671 }
672
673 /*
674  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
675  * is already purging.
676  */
677 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
678 {
679         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
680
681         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
682 }
683
684 /*
685  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
686  */
687 static void purge_vmap_area_lazy(void)
688 {
689         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
690
691         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
692 }
693
694 /*
695  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
696  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
697  * previously.
698  */
699 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
700 {
701         int nr_lazy;
702
703         nr_lazy = atomic_add_return((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT,
704                                     &vmap_lazy_nr);
705
706         /* After this point, we may free va at any time */
707         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
708
709         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
710                 try_purge_vmap_area_lazy();
711 }
712
713 /*
714  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
715  * called for the correct range previously.
716  */
717 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
718 {
719         unmap_vmap_area(va);
720         free_vmap_area_noflush(va);
721 }
722
723 /*
724  * Free and unmap a vmap area
725  */
726 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
727 {
728         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
729         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
730 }
731
732 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
733 {
734         struct vmap_area *va;
735
736         spin_lock(&vmap_area_lock);
737         va = __find_vmap_area(addr);
738         spin_unlock(&vmap_area_lock);
739
740         return va;
741 }
742
743 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
744 {
745         struct vmap_area *va;
746
747         va = find_vmap_area(addr);
748         BUG_ON(!va);
749         free_unmap_vmap_area(va);
750 }
751
752
753 /*** Per cpu kva allocator ***/
754
755 /*
756  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
757  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
758  */
759 /*
760  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
761  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
762  * instead (we just need a rough idea)
763  */
764 #if BITS_PER_LONG == 32
765 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
766 #else
767 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
768 #endif
769
770 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
771 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
772 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
773 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
774 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
775 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
776 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
777                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
778                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
779                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
780
781 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
782
783 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
784
785 struct vmap_block_queue {
786         spinlock_t lock;
787         struct list_head free;
788 };
789
790 struct vmap_block {
791         spinlock_t lock;
792         struct vmap_area *va;
793         unsigned long free, dirty;
794         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
795         struct list_head free_list;
796         struct rcu_head rcu_head;
797         struct list_head purge;
798 };
799
800 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
801 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
802
803 /*
804  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
805  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
806  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
807  */
808 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
809 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
810
811 /*
812  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
813  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
814  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
815  * big problem.
816  */
817
818 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
819 {
820         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
821         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
822         return addr;
823 }
824
825 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
826 {
827         unsigned long addr;
828
829         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
830         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
831         return (void *)addr;
832 }
833
834 /**
835  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
836  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
837  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
838  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
839  *
840  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
841  */
842 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
843 {
844         struct vmap_block_queue *vbq;
845         struct vmap_block *vb;
846         struct vmap_area *va;
847         unsigned long vb_idx;
848         int node, err;
849         void *vaddr;
850
851         node = numa_node_id();
852
853         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
854                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
855         if (unlikely(!vb))
856                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
857
858         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
859                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
860                                         node, gfp_mask);
861         if (IS_ERR(va)) {
862                 kfree(vb);
863                 return ERR_CAST(va);
864         }
865
866         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
867         if (unlikely(err)) {
868                 kfree(vb);
869                 free_vmap_area(va);
870                 return ERR_PTR(err);
871         }
872
873         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
874         spin_lock_init(&vb->lock);
875         vb->va = va;
876         /* At least something should be left free */
877         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
878         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
879         vb->dirty = 0;
880         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
881         vb->dirty_max = 0;
882         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
883
884         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
885         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
886         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
887         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
888         BUG_ON(err);
889         radix_tree_preload_end();
890
891         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
892         spin_lock(&vbq->lock);
893         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
894         spin_unlock(&vbq->lock);
895         put_cpu_var(vmap_block_queue);
896
897         return vaddr;
898 }
899
900 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
901 {
902         struct vmap_block *tmp;
903         unsigned long vb_idx;
904
905         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
906         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
907         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
908         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
909         BUG_ON(tmp != vb);
910
911         free_vmap_area_noflush(vb->va);
912         kfree_rcu(vb, rcu_head);
913 }
914
915 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
916 {
917         LIST_HEAD(purge);
918         struct vmap_block *vb;
919         struct vmap_block *n_vb;
920         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
921
922         rcu_read_lock();
923         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
924
925                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
926                         continue;
927
928                 spin_lock(&vb->lock);
929                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
930                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
931                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
932                         vb->dirty_min = 0;
933                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
934                         spin_lock(&vbq->lock);
935                         list_del_rcu(&vb->free_list);
936                         spin_unlock(&vbq->lock);
937                         spin_unlock(&vb->lock);
938                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
939                 } else
940                         spin_unlock(&vb->lock);
941         }
942         rcu_read_unlock();
943
944         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
945                 list_del(&vb->purge);
946                 free_vmap_block(vb);
947         }
948 }
949
950 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
951 {
952         int cpu;
953
954         for_each_possible_cpu(cpu)
955                 purge_fragmented_blocks(cpu);
956 }
957
958 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
959 {
960         struct vmap_block_queue *vbq;
961         struct vmap_block *vb;
962         void *vaddr = NULL;
963         unsigned int order;
964
965         BUG_ON(offset_in_page(size));
966         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
967         if (WARN_ON(size == 0)) {
968                 /*
969                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
970                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
971                  * early.
972                  */
973                 return NULL;
974         }
975         order = get_order(size);
976
977         rcu_read_lock();
978         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
979         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
980                 unsigned long pages_off;
981
982                 spin_lock(&vb->lock);
983                 if (vb->free < (1UL << order)) {
984                         spin_unlock(&vb->lock);
985                         continue;
986                 }
987
988                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
989                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
990                 vb->free -= 1UL << order;
991                 if (vb->free == 0) {
992                         spin_lock(&vbq->lock);
993                         list_del_rcu(&vb->free_list);
994                         spin_unlock(&vbq->lock);
995                 }
996
997                 spin_unlock(&vb->lock);
998                 break;
999         }
1000
1001         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1002         rcu_read_unlock();
1003
1004         /* Allocate new block if nothing was found */
1005         if (!vaddr)
1006                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1007
1008         return vaddr;
1009 }
1010
1011 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1012 {
1013         unsigned long offset;
1014         unsigned long vb_idx;
1015         unsigned int order;
1016         struct vmap_block *vb;
1017
1018         BUG_ON(offset_in_page(size));
1019         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1020
1021         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1022
1023         order = get_order(size);
1024
1025         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1026         offset >>= PAGE_SHIFT;
1027
1028         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1029         rcu_read_lock();
1030         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1031         rcu_read_unlock();
1032         BUG_ON(!vb);
1033
1034         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1035
1036         spin_lock(&vb->lock);
1037
1038         /* Expand dirty range */
1039         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1040         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1041
1042         vb->dirty += 1UL << order;
1043         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1044                 BUG_ON(vb->free);
1045                 spin_unlock(&vb->lock);
1046                 free_vmap_block(vb);
1047         } else
1048                 spin_unlock(&vb->lock);
1049 }
1050
1051 /**
1052  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1053  *
1054  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1055  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1056  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1057  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1058  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1059  *
1060  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1061  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1062  * from the vmap layer.
1063  */
1064 void vm_unmap_aliases(void)
1065 {
1066         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1067         int cpu;
1068         int flush = 0;
1069
1070         if (unlikely(!vmap_initialized))
1071                 return;
1072
1073         for_each_possible_cpu(cpu) {
1074                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1075                 struct vmap_block *vb;
1076
1077                 rcu_read_lock();
1078                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1079                         spin_lock(&vb->lock);
1080                         if (vb->dirty) {
1081                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1082                                 unsigned long s, e;
1083
1084                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1085                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1086
1087                                 start = min(s, start);
1088                                 end   = max(e, end);
1089
1090                                 flush = 1;
1091                         }
1092                         spin_unlock(&vb->lock);
1093                 }
1094                 rcu_read_unlock();
1095         }
1096
1097         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1098 }
1099 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1100
1101 /**
1102  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1103  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1104  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1105  */
1106 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1107 {
1108         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1109         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1110
1111         BUG_ON(!addr);
1112         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1113         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1114         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1115
1116         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1117         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1118
1119         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1120                 vb_free(mem, size);
1121         else
1122                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1125
1126 /**
1127  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1128  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1129  * @count: number of pages
1130  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1131  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1132  *
1133  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1134  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1135  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1136  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1137  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1138  *
1139  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1140  */
1141 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1142 {
1143         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1144         unsigned long addr;
1145         void *mem;
1146
1147         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1148                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1149                 if (IS_ERR(mem))
1150                         return NULL;
1151                 addr = (unsigned long)mem;
1152         } else {
1153                 struct vmap_area *va;
1154                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1155                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1156                 if (IS_ERR(va))
1157                         return NULL;
1158
1159                 addr = va->va_start;
1160                 mem = (void *)addr;
1161         }
1162         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1163                 vm_unmap_ram(mem, count);
1164                 return NULL;
1165         }
1166         return mem;
1167 }
1168 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1169
1170 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1171 /**
1172  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1173  * @vm: vm_struct to add
1174  *
1175  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1176  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1177  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1178  *
1179  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1180  */
1181 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1182 {
1183         struct vm_struct *tmp, **p;
1184
1185         BUG_ON(vmap_initialized);
1186         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1187                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1188                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1189                         break;
1190                 } else
1191                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1192         }
1193         vm->next = *p;
1194         *p = vm;
1195 }
1196
1197 /**
1198  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1199  * @vm: vm_struct to register
1200  * @align: requested alignment
1201  *
1202  * This function is used to register kernel vm area before
1203  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1204  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1205  * vm->addr contains the allocated address.
1206  *
1207  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1208  */
1209 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1210 {
1211         static size_t vm_init_off __initdata;
1212         unsigned long addr;
1213
1214         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1215         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1216
1217         vm->addr = (void *)addr;
1218
1219         vm_area_add_early(vm);
1220 }
1221
1222 void __init vmalloc_init(void)
1223 {
1224         struct vmap_area *va;
1225         struct vm_struct *tmp;
1226         int i;
1227
1228         for_each_possible_cpu(i) {
1229                 struct vmap_block_queue *vbq;
1230                 struct vfree_deferred *p;
1231
1232                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1233                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1234                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1235                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1236                 init_llist_head(&p->list);
1237                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1238         }
1239
1240         /* Import existing vmlist entries. */
1241         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1242                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1243                 va->flags = VM_VM_AREA;
1244                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1245                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1246                 va->vm = tmp;
1247                 __insert_vmap_area(va);
1248         }
1249
1250         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1251
1252         vmap_initialized = true;
1253 }
1254
1255 /**
1256  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1257  * @addr: start of the VM area to map
1258  * @size: size of the VM area to map
1259  * @prot: page protection flags to use
1260  * @pages: pages to map
1261  *
1262  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1263  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1264  * friends.
1265  *
1266  * NOTE:
1267  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1268  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1269  * before calling this function.
1270  *
1271  * RETURNS:
1272  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1273  */
1274 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1275                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1276 {
1277         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1278 }
1279
1280 /**
1281  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1282  * @addr: start of the VM area to unmap
1283  * @size: size of the VM area to unmap
1284  *
1285  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1286  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1287  * friends.
1288  *
1289  * NOTE:
1290  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1291  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1292  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1293  */
1294 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1295 {
1296         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1297 }
1298 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1299
1300 /**
1301  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1302  * @addr: start of the VM area to unmap
1303  * @size: size of the VM area to unmap
1304  *
1305  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1306  * the unmapping and tlb after.
1307  */
1308 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1309 {
1310         unsigned long end = addr + size;
1311
1312         flush_cache_vunmap(addr, end);
1313         vunmap_page_range(addr, end);
1314         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1317
1318 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1319 {
1320         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1321         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1322         int err;
1323
1324         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1325
1326         return err > 0 ? 0 : err;
1327 }
1328 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1329
1330 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1331                               unsigned long flags, const void *caller)
1332 {
1333         spin_lock(&vmap_area_lock);
1334         vm->flags = flags;
1335         vm->addr = (void *)va->va_start;
1336         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1337         vm->caller = caller;
1338         va->vm = vm;
1339         va->flags |= VM_VM_AREA;
1340         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1341 }
1342
1343 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1344 {
1345         /*
1346          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1347          * we should make sure that vm has proper values.
1348          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1349          */
1350         smp_wmb();
1351         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1352 }
1353
1354 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1355                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1356                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1357 {
1358         struct vmap_area *va;
1359         struct vm_struct *area;
1360
1361         BUG_ON(in_interrupt());
1362         size = PAGE_ALIGN(size);
1363         if (unlikely(!size))
1364                 return NULL;
1365
1366         if (flags & VM_IOREMAP)
1367                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
1368                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1369
1370         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1371         if (unlikely(!area))
1372                 return NULL;
1373
1374         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1375                 size += PAGE_SIZE;
1376
1377         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1378         if (IS_ERR(va)) {
1379                 kfree(area);
1380                 return NULL;
1381         }
1382
1383         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1384
1385         return area;
1386 }
1387
1388 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1389                                 unsigned long start, unsigned long end)
1390 {
1391         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1392                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1393 }
1394 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1395
1396 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1397                                        unsigned long start, unsigned long end,
1398                                        const void *caller)
1399 {
1400         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1401                                   GFP_KERNEL, caller);
1402 }
1403
1404 /**
1405  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1406  *      @size:          size of the area
1407  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1408  *
1409  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1410  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1411  *      on success or %NULL on failure.
1412  */
1413 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1414 {
1415         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1416                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1417                                   __builtin_return_address(0));
1418 }
1419
1420 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1421                                 const void *caller)
1422 {
1423         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1424                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1425 }
1426
1427 /**
1428  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1429  *      @addr:          base address
1430  *
1431  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1432  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1433  *      pointer valid.
1434  */
1435 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1436 {
1437         struct vmap_area *va;
1438
1439         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1440         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1441                 return va->vm;
1442
1443         return NULL;
1444 }
1445
1446 /**
1447  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1448  *      @addr:          base address
1449  *
1450  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1451  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1452  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1453  */
1454 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1455 {
1456         struct vmap_area *va;
1457
1458         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1459         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1460                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1461
1462                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1463                 va->vm = NULL;
1464                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1465                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1466
1467                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1468                 kasan_free_shadow(vm);
1469                 free_unmap_vmap_area(va);
1470
1471                 return vm;
1472         }
1473         return NULL;
1474 }
1475
1476 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1477 {
1478         struct vm_struct *area;
1479
1480         if (!addr)
1481                 return;
1482
1483         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1484                         addr))
1485                 return;
1486
1487         area = remove_vm_area(addr);
1488         if (unlikely(!area)) {
1489                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1490                                 addr);
1491                 return;
1492         }
1493
1494         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1495         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1496
1497         if (deallocate_pages) {
1498                 int i;
1499
1500                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1501                         struct page *page = area->pages[i];
1502
1503                         BUG_ON(!page);
1504                         __free_pages(page, 0);
1505                 }
1506
1507                 kvfree(area->pages);
1508         }
1509
1510         kfree(area);
1511         return;
1512 }
1513  
1514 /**
1515  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1516  *      @addr:          memory base address
1517  *
1518  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1519  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1520  *      NULL, no operation is performed.
1521  *
1522  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1523  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1524  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1525  *
1526  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1527  */
1528 void vfree(const void *addr)
1529 {
1530         BUG_ON(in_nmi());
1531
1532         kmemleak_free(addr);
1533
1534         if (!addr)
1535                 return;
1536         if (unlikely(in_interrupt())) {
1537                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1538                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1539                         schedule_work(&p->wq);
1540         } else
1541                 __vunmap(addr, 1);
1542 }
1543 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1544
1545 /**
1546  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1547  *      @addr:          memory base address
1548  *
1549  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1550  *      which was created from the page array passed to vmap().
1551  *
1552  *      Must not be called in interrupt context.
1553  */
1554 void vunmap(const void *addr)
1555 {
1556         BUG_ON(in_interrupt());
1557         might_sleep();
1558         if (addr)
1559                 __vunmap(addr, 0);
1560 }
1561 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1562
1563 /**
1564  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1565  *      @pages:         array of page pointers
1566  *      @count:         number of pages to map
1567  *      @flags:         vm_area->flags
1568  *      @prot:          page protection for the mapping
1569  *
1570  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1571  *      space.
1572  */
1573 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1574                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1575 {
1576         struct vm_struct *area;
1577         unsigned long size;             /* In bytes */
1578
1579         might_sleep();
1580
1581         if (count > totalram_pages)
1582                 return NULL;
1583
1584         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1585         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
1586         if (!area)
1587                 return NULL;
1588
1589         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1590                 vunmap(area->addr);
1591                 return NULL;
1592         }
1593
1594         return area->addr;
1595 }
1596 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1597
1598 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1599                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1600                             int node, const void *caller);
1601 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1602                                  pgprot_t prot, int node)
1603 {
1604         struct page **pages;
1605         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1606         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1607         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1608
1609         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1610         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1611
1612         area->nr_pages = nr_pages;
1613         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1614         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1615                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1616                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1617         } else {
1618                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1619         }
1620         area->pages = pages;
1621         if (!area->pages) {
1622                 remove_vm_area(area->addr);
1623                 kfree(area);
1624                 return NULL;
1625         }
1626
1627         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1628                 struct page *page;
1629
1630                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1631                         page = alloc_page(alloc_mask);
1632                 else
1633                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask, 0);
1634
1635                 if (unlikely(!page)) {
1636                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1637                         area->nr_pages = i;
1638                         goto fail;
1639                 }
1640                 area->pages[i] = page;
1641                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1642                         cond_resched();
1643         }
1644
1645         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1646                 goto fail;
1647         return area->addr;
1648
1649 fail:
1650         warn_alloc(gfp_mask,
1651                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
1652                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1653         vfree(area->addr);
1654         return NULL;
1655 }
1656
1657 /**
1658  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1659  *      @size:          allocation size
1660  *      @align:         desired alignment
1661  *      @start:         vm area range start
1662  *      @end:           vm area range end
1663  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1664  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1665  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1666  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1667  *      @caller:        caller's return address
1668  *
1669  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1670  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1671  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1672  */
1673 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1674                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1675                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1676                         const void *caller)
1677 {
1678         struct vm_struct *area;
1679         void *addr;
1680         unsigned long real_size = size;
1681
1682         size = PAGE_ALIGN(size);
1683         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1684                 goto fail;
1685
1686         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1687                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1688         if (!area)
1689                 goto fail;
1690
1691         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1692         if (!addr)
1693                 return NULL;
1694
1695         /*
1696          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1697          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1698          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1699          */
1700         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1701
1702         /*
1703          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1704          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1705          * the vmalloc'ed block.
1706          */
1707         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1708
1709         return addr;
1710
1711 fail:
1712         warn_alloc(gfp_mask,
1713                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
1714         return NULL;
1715 }
1716
1717 /**
1718  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1719  *      @size:          allocation size
1720  *      @align:         desired alignment
1721  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1722  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1723  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1724  *      @caller:        caller's return address
1725  *
1726  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1727  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1728  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1729  */
1730 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1731                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1732                             int node, const void *caller)
1733 {
1734         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1735                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1736 }
1737
1738 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1739 {
1740         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1741                                 __builtin_return_address(0));
1742 }
1743 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1744
1745 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1746                                         int node, gfp_t flags)
1747 {
1748         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1749                                         node, __builtin_return_address(0));
1750 }
1751
1752 /**
1753  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1754  *      @size:          allocation size
1755  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1756  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1757  *
1758  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1759  *      use __vmalloc() instead.
1760  */
1761 void *vmalloc(unsigned long size)
1762 {
1763         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1764                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1765 }
1766 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1767
1768 /**
1769  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1770  *      @size:  allocation size
1771  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1772  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1773  *      The memory allocated is set to zero.
1774  *
1775  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1776  *      use __vmalloc() instead.
1777  */
1778 void *vzalloc(unsigned long size)
1779 {
1780         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1781                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1782 }
1783 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1784
1785 /**
1786  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1787  * @size: allocation size
1788  *
1789  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1790  * without leaking data.
1791  */
1792 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1793 {
1794         struct vm_struct *area;
1795         void *ret;
1796
1797         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1798                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1799                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1800                              __builtin_return_address(0));
1801         if (ret) {
1802                 area = find_vm_area(ret);
1803                 area->flags |= VM_USERMAP;
1804         }
1805         return ret;
1806 }
1807 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1808
1809 /**
1810  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1811  *      @size:          allocation size
1812  *      @node:          numa node
1813  *
1814  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1815  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1816  *
1817  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1818  *      use __vmalloc() instead.
1819  */
1820 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1821 {
1822         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1823                                         node, __builtin_return_address(0));
1824 }
1825 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1826
1827 /**
1828  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1829  * @size:       allocation size
1830  * @node:       numa node
1831  *
1832  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1833  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1834  * The memory allocated is set to zero.
1835  *
1836  * For tight control over page level allocator and protection flags
1837  * use __vmalloc_node() instead.
1838  */
1839 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1840 {
1841         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1842                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1843 }
1844 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1845
1846 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1847 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1848 #endif
1849
1850 /**
1851  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1852  *      @size:          allocation size
1853  *
1854  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1855  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1856  *      executable kernel virtual space.
1857  *
1858  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1859  *      use __vmalloc() instead.
1860  */
1861
1862 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1863 {
1864         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1865                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1866 }
1867
1868 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1869 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1870 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1871 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1872 #else
1873 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1874 #endif
1875
1876 /**
1877  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1878  *      @size:          allocation size
1879  *
1880  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1881  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1882  */
1883 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1884 {
1885         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1886                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1887 }
1888 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1889
1890 /**
1891  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1892  *      @size:          allocation size
1893  *
1894  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1895  * mapped to userspace without leaking data.
1896  */
1897 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1898 {
1899         struct vm_struct *area;
1900         void *ret;
1901
1902         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1903                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1904         if (ret) {
1905                 area = find_vm_area(ret);
1906                 area->flags |= VM_USERMAP;
1907         }
1908         return ret;
1909 }
1910 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1911
1912 /*
1913  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1914  * If the page is not present, fill zero.
1915  */
1916
1917 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1918 {
1919         struct page *p;
1920         int copied = 0;
1921
1922         while (count) {
1923                 unsigned long offset, length;
1924
1925                 offset = offset_in_page(addr);
1926                 length = PAGE_SIZE - offset;
1927                 if (length > count)
1928                         length = count;
1929                 p = vmalloc_to_page(addr);
1930                 /*
1931                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1932                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1933                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1934                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1935                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1936                  */
1937                 if (p) {
1938                         /*
1939                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1940                          * function description)
1941                          */
1942                         void *map = kmap_atomic(p);
1943                         memcpy(buf, map + offset, length);
1944                         kunmap_atomic(map);
1945                 } else
1946                         memset(buf, 0, length);
1947
1948                 addr += length;
1949                 buf += length;
1950                 copied += length;
1951                 count -= length;
1952         }
1953         return copied;
1954 }
1955
1956 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1957 {
1958         struct page *p;
1959         int copied = 0;
1960
1961         while (count) {
1962                 unsigned long offset, length;
1963
1964                 offset = offset_in_page(addr);
1965                 length = PAGE_SIZE - offset;
1966                 if (length > count)
1967                         length = count;
1968                 p = vmalloc_to_page(addr);
1969                 /*
1970                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1971                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1972                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1973                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1974                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1975                  */
1976                 if (p) {
1977                         /*
1978                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1979                          * function description)
1980                          */
1981                         void *map = kmap_atomic(p);
1982                         memcpy(map + offset, buf, length);
1983                         kunmap_atomic(map);
1984                 }
1985                 addr += length;
1986                 buf += length;
1987                 copied += length;
1988                 count -= length;
1989         }
1990         return copied;
1991 }
1992
1993 /**
1994  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1995  *      @buf:           buffer for reading data
1996  *      @addr:          vm address.
1997  *      @count:         number of bytes to be read.
1998  *
1999  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
2000  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
2001  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
2002  *
2003  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2004  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2005  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2006  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2007  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2008  *
2009  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2010  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2011  *
2012  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2013  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2014  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2015  *      any informaion, as /dev/kmem.
2016  *
2017  */
2018
2019 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2020 {
2021         struct vmap_area *va;
2022         struct vm_struct *vm;
2023         char *vaddr, *buf_start = buf;
2024         unsigned long buflen = count;
2025         unsigned long n;
2026
2027         /* Don't allow overflow */
2028         if ((unsigned long) addr + count < count)
2029                 count = -(unsigned long) addr;
2030
2031         spin_lock(&vmap_area_lock);
2032         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2033                 if (!count)
2034                         break;
2035
2036                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2037                         continue;
2038
2039                 vm = va->vm;
2040                 vaddr = (char *) vm->addr;
2041                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2042                         continue;
2043                 while (addr < vaddr) {
2044                         if (count == 0)
2045                                 goto finished;
2046                         *buf = '\0';
2047                         buf++;
2048                         addr++;
2049                         count--;
2050                 }
2051                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2052                 if (n > count)
2053                         n = count;
2054                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2055                         aligned_vread(buf, addr, n);
2056                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2057                         memset(buf, 0, n);
2058                 buf += n;
2059                 addr += n;
2060                 count -= n;
2061         }
2062 finished:
2063         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2064
2065         if (buf == buf_start)
2066                 return 0;
2067         /* zero-fill memory holes */
2068         if (buf != buf_start + buflen)
2069                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2070
2071         return buflen;
2072 }
2073
2074 /**
2075  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2076  *      @buf:           buffer for source data
2077  *      @addr:          vm address.
2078  *      @count:         number of bytes to be read.
2079  *
2080  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2081  *      (same number to @count).
2082  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2083  *      vmalloc area, returns 0.
2084  *
2085  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2086  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2087  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2088  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2089  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2090  *
2091  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2092  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2093  *
2094  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2095  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2096  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2097  *      any informaion, as /dev/kmem.
2098  */
2099
2100 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2101 {
2102         struct vmap_area *va;
2103         struct vm_struct *vm;
2104         char *vaddr;
2105         unsigned long n, buflen;
2106         int copied = 0;
2107
2108         /* Don't allow overflow */
2109         if ((unsigned long) addr + count < count)
2110                 count = -(unsigned long) addr;
2111         buflen = count;
2112
2113         spin_lock(&vmap_area_lock);
2114         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2115                 if (!count)
2116                         break;
2117
2118                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2119                         continue;
2120
2121                 vm = va->vm;
2122                 vaddr = (char *) vm->addr;
2123                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2124                         continue;
2125                 while (addr < vaddr) {
2126                         if (count == 0)
2127                                 goto finished;
2128                         buf++;
2129                         addr++;
2130                         count--;
2131                 }
2132                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2133                 if (n > count)
2134                         n = count;
2135                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2136                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2137                         copied++;
2138                 }
2139                 buf += n;
2140                 addr += n;
2141                 count -= n;
2142         }
2143 finished:
2144         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2145         if (!copied)
2146                 return 0;
2147         return buflen;
2148 }
2149
2150 /**
2151  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2152  *      @vma:           vma to cover
2153  *      @uaddr:         target user address to start at
2154  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2155  *      @size:          size of map area
2156  *
2157  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2158  *
2159  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2160  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2161  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2162  *      met.
2163  *
2164  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2165  */
2166 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2167                                 void *kaddr, unsigned long size)
2168 {
2169         struct vm_struct *area;
2170
2171         size = PAGE_ALIGN(size);
2172
2173         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2174                 return -EINVAL;
2175
2176         area = find_vm_area(kaddr);
2177         if (!area)
2178                 return -EINVAL;
2179
2180         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2181                 return -EINVAL;
2182
2183         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2184                 return -EINVAL;
2185
2186         do {
2187                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2188                 int ret;
2189
2190                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2191                 if (ret)
2192                         return ret;
2193
2194                 uaddr += PAGE_SIZE;
2195                 kaddr += PAGE_SIZE;
2196                 size -= PAGE_SIZE;
2197         } while (size > 0);
2198
2199         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2200
2201         return 0;
2202 }
2203 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2204
2205 /**
2206  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2207  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2208  *      @addr:          vmalloc memory
2209  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2210  *
2211  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2212  *
2213  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2214  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2215  *      that criteria isn't met.
2216  *
2217  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2218  */
2219 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2220                                                 unsigned long pgoff)
2221 {
2222         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2223                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2224                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2225 }
2226 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2227
2228 /*
2229  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2230  * have one.
2231  */
2232 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2233 {
2234 }
2235
2236
2237 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2238 {
2239         pte_t ***p = data;
2240
2241         if (p) {
2242                 *(*p) = pte;
2243                 (*p)++;
2244         }
2245         return 0;
2246 }
2247
2248 /**
2249  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2250  *      @size:          size of the area
2251  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2252  *
2253  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2254  *
2255  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2256  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2257  *      are created.
2258  *
2259  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2260  *      allocated for the VM area are returned.
2261  */
2262 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2263 {
2264         struct vm_struct *area;
2265
2266         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2267                                 __builtin_return_address(0));
2268         if (area == NULL)
2269                 return NULL;
2270
2271         /*
2272          * This ensures that page tables are constructed for this region
2273          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2274          */
2275         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2276                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2277                 free_vm_area(area);
2278                 return NULL;
2279         }
2280
2281         return area;
2282 }
2283 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2284
2285 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2286 {
2287         struct vm_struct *ret;
2288         ret = remove_vm_area(area->addr);
2289         BUG_ON(ret != area);
2290         kfree(area);
2291 }
2292 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2293
2294 #ifdef CONFIG_SMP
2295 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2296 {
2297         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2298 }
2299
2300 /**
2301  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2302  * @end: target address
2303  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2304  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2305  *
2306  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2307  *          %false if no vmap_area exists
2308  *
2309  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2310  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2311  */
2312 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2313                                struct vmap_area **pnext,
2314                                struct vmap_area **pprev)
2315 {
2316         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2317         struct vmap_area *va = NULL;
2318
2319         while (n) {
2320                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2321                 if (end < va->va_end)
2322                         n = n->rb_left;
2323                 else if (end > va->va_end)
2324                         n = n->rb_right;
2325                 else
2326                         break;
2327         }
2328
2329         if (!va)
2330                 return false;
2331
2332         if (va->va_end > end) {
2333                 *pnext = va;
2334                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2335         } else {
2336                 *pprev = va;
2337                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2338         }
2339         return true;
2340 }
2341
2342 /**
2343  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2344  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2345  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2346  * @align: alignment
2347  *
2348  * Returns: determined end address
2349  *
2350  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2351  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2352  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2353  *
2354  * Please note that the address returned by this function may fall
2355  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2356  * that.
2357  */
2358 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2359                                        struct vmap_area **pprev,
2360                                        unsigned long align)
2361 {
2362         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2363         unsigned long addr;
2364
2365         if (*pnext)
2366                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2367         else
2368                 addr = vmalloc_end;
2369
2370         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2371                 *pnext = *pprev;
2372                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2373         }
2374
2375         return addr;
2376 }
2377
2378 /**
2379  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2380  * @offsets: array containing offset of each area
2381  * @sizes: array containing size of each area
2382  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2383  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2384  *
2385  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2386  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2387  *
2388  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2389  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2390  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2391  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2392  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2393  * areas are allocated from top.
2394  *
2395  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2396  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2397  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2398  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2399  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2400  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2401  */
2402 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2403                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2404                                      size_t align)
2405 {
2406         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2407         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2408         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2409         struct vm_struct **vms;
2410         int area, area2, last_area, term_area;
2411         unsigned long base, start, end, last_end;
2412         bool purged = false;
2413
2414         /* verify parameters and allocate data structures */
2415         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2416         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2417                 start = offsets[area];
2418                 end = start + sizes[area];
2419
2420                 /* is everything aligned properly? */
2421                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2422                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2423
2424                 /* detect the area with the highest address */
2425                 if (start > offsets[last_area])
2426                         last_area = area;
2427
2428                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2429                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2430                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2431
2432                         if (area2 == area)
2433                                 continue;
2434
2435                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2436                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2437                 }
2438         }
2439         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2440
2441         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2442                 WARN_ON(true);
2443                 return NULL;
2444         }
2445
2446         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2447         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2448         if (!vas || !vms)
2449                 goto err_free2;
2450
2451         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2452                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2453                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2454                 if (!vas[area] || !vms[area])
2455                         goto err_free;
2456         }
2457 retry:
2458         spin_lock(&vmap_area_lock);
2459
2460         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2461         area = term_area = last_area;
2462         start = offsets[area];
2463         end = start + sizes[area];
2464
2465         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2466                 base = vmalloc_end - last_end;
2467                 goto found;
2468         }
2469         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2470
2471         while (true) {
2472                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2473                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2474
2475                 /*
2476                  * base might have underflowed, add last_end before
2477                  * comparing.
2478                  */
2479                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2480                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2481                         if (!purged) {
2482                                 purge_vmap_area_lazy();
2483                                 purged = true;
2484                                 goto retry;
2485                         }
2486                         goto err_free;
2487                 }
2488
2489                 /*
2490                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2491                  * right below next and then recheck.
2492                  */
2493                 if (next && next->va_start < base + end) {
2494                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2495                         term_area = area;
2496                         continue;
2497                 }
2498
2499                 /*
2500                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2501                  * base so that it's right below new next and then
2502                  * recheck.
2503                  */
2504                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2505                         next = prev;
2506                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2507                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2508                         term_area = area;
2509                         continue;
2510                 }
2511
2512                 /*
2513                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2514                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2515                  */
2516                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2517                 if (area == term_area)
2518                         break;
2519                 start = offsets[area];
2520                 end = start + sizes[area];
2521                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2522         }
2523 found:
2524         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2525         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2526                 struct vmap_area *va = vas[area];
2527
2528                 va->va_start = base + offsets[area];
2529                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2530                 __insert_vmap_area(va);
2531         }
2532
2533         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2534
2535         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2536
2537         /* insert all vm's */
2538         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2539                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2540                                  pcpu_get_vm_areas);
2541
2542         kfree(vas);
2543         return vms;
2544
2545 err_free:
2546         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2547                 kfree(vas[area]);
2548                 kfree(vms[area]);
2549         }
2550 err_free2:
2551         kfree(vas);
2552         kfree(vms);
2553         return NULL;
2554 }
2555
2556 /**
2557  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2558  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2559  * @nr_vms: the number of allocated areas
2560  *
2561  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2562  */
2563 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2564 {
2565         int i;
2566
2567         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2568                 free_vm_area(vms[i]);
2569         kfree(vms);
2570 }
2571 #endif  /* CONFIG_SMP */
2572
2573 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2574 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2575         __acquires(&vmap_area_lock)
2576 {
2577         loff_t n = *pos;
2578         struct vmap_area *va;
2579
2580         spin_lock(&vmap_area_lock);
2581         va = list_first_entry(&vmap_area_list, typeof(*va), list);
2582         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2583                 n--;
2584                 va = list_next_entry(va, list);
2585         }
2586         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2587                 return va;
2588
2589         return NULL;
2590
2591 }
2592
2593 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2594 {
2595         struct vmap_area *va = p, *next;
2596
2597         ++*pos;
2598         next = list_next_entry(va, list);
2599         if (&next->list != &vmap_area_list)
2600                 return next;
2601
2602         return NULL;
2603 }
2604
2605 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2606         __releases(&vmap_area_lock)
2607 {
2608         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2609 }
2610
2611 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2612 {
2613         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2614                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2615
2616                 if (!counters)
2617                         return;
2618
2619                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2620                         return;
2621                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2622                 smp_rmb();
2623
2624                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2625
2626                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2627                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2628
2629                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2630                         if (counters[nr])
2631                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2632         }
2633 }
2634
2635 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2636 {
2637         struct vmap_area *va = p;
2638         struct vm_struct *v;
2639
2640         /*
2641          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2642          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2643          */
2644         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2645                 return 0;
2646
2647         v = va->vm;
2648
2649         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2650                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2651
2652         if (v->caller)
2653                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2654
2655         if (v->nr_pages)
2656                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2657
2658         if (v->phys_addr)
2659                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2660
2661         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2662                 seq_puts(m, " ioremap");
2663
2664         if (v->flags & VM_ALLOC)
2665                 seq_puts(m, " vmalloc");
2666
2667         if (v->flags & VM_MAP)
2668                 seq_puts(m, " vmap");
2669
2670         if (v->flags & VM_USERMAP)
2671                 seq_puts(m, " user");
2672
2673         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
2674                 seq_puts(m, " vpages");
2675
2676         show_numa_info(m, v);
2677         seq_putc(m, '\n');
2678         return 0;
2679 }
2680
2681 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2682         .start = s_start,
2683         .next = s_next,
2684         .stop = s_stop,
2685         .show = s_show,
2686 };
2687
2688 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2689 {
2690         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2691                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2692                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2693         else
2694                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2695 }
2696
2697 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2698         .open           = vmalloc_open,
2699         .read           = seq_read,
2700         .llseek         = seq_lseek,
2701         .release        = seq_release_private,
2702 };
2703
2704 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2705 {
2706         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2707         return 0;
2708 }
2709 module_init(proc_vmalloc_init);
2710
2711 #endif
2712