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/rbtree.h>
  25 #include <linux/radix-tree.h>
  26 #include <linux/rcupdate.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/kmemleak.h>
  29 #include <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/shmparam.h>
  33
  34
  35 /*** Page table manipulation functions ***/
  36
  37 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  38 {
  39         pte_t *pte;
  40
  41         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  42         do {
  43                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  44                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  45         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  46 }
  47
  48 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  49 {
  50         pmd_t *pmd;
  51         unsigned long next;
  52
  53         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  54         do {
  55                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  56                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  57                         continue;
  58                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  59         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  60 }
  61
  62 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  63 {
  64         pud_t *pud;
  65         unsigned long next;
  66
  67         pud = pud_offset(pgd, addr);
  68         do {
  69                 next = pud_addr_end(addr, end);
  70                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  71                         continue;
  72                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  73         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  74 }
  75
  76 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  77 {
  78         pgd_t *pgd;
  79         unsigned long next;
  80
  81         BUG_ON(addr >= end);
  82         pgd = pgd_offset_k(addr);
  83         do {
  84                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  85                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  86                         continue;
  87                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  88         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  89 }
  90
  91 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  92                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  93 {
  94         pte_t *pte;
  95
  96         /*
  97          * nr is a running index into the array which helps higher level
  98          * callers keep track of where we're up to.
  99          */
 100
 101         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 102         if (!pte)
 103                 return -ENOMEM;
 104         do {
 105                 struct page *page = pages[*nr];
 106
 107                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 108                         return -EBUSY;
 109                 if (WARN_ON(!page))
 110                         return -ENOMEM;
 111                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 112                 (*nr)++;
 113         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 114         return 0;
 115 }
 116
 117 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 118                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 119 {
 120         pmd_t *pmd;
 121         unsigned long next;
 122
 123         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 124         if (!pmd)
 125                 return -ENOMEM;
 126         do {
 127                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 128                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 129                         return -ENOMEM;
 130         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 135                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 136 {
 137         pud_t *pud;
 138         unsigned long next;
 139
 140         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 141         if (!pud)
 142                 return -ENOMEM;
 143         do {
 144                 next = pud_addr_end(addr, end);
 145                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 146                         return -ENOMEM;
 147         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 153  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 154  *
 155  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 156  */
 157 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 158                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 159 {
 160         pgd_t *pgd;
 161         unsigned long next;
 162         unsigned long addr = start;
 163         int err = 0;
 164         int nr = 0;
 165
 166         BUG_ON(addr >= end);
 167         pgd = pgd_offset_k(addr);
 168         do {
 169                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 170                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 171                 if (err)
 172                         return err;
 173         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 174
 175         return nr;
 176 }
 177
 178 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 179                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 180 {
 181         int ret;
 182
 183         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 184         flush_cache_vmap(start, end);
 185         return ret;
 186 }
 187
 188 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 189 {
 190         /*
 191          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 192          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 193          * just put it in the vmalloc space.
 194          */
 195 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 196         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 197         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 198                 return 1;
 199 #endif
 200         return is_vmalloc_addr(x);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 205  */
 206 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 207 {
 208         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 209         struct page *page = NULL;
 210         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 211
 212         /*
 213          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 214          * architectures that do not vmalloc module space
 215          */
 216         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 217
 218         if (!pgd_none(*pgd)) {
 219                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 220                 if (!pud_none(*pud)) {
 221                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 222                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 223                                 pte_t *ptep, pte;
 224
 225                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 226                                 pte = *ptep;
 227                                 if (pte_present(pte))
 228                                         page = pte_page(pte);
 229                                 pte_unmap(ptep);
 230                         }
 231                 }
 232         }
 233         return page;
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 236
 237 /*
 238  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 239  */
 240 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 241 {
 242         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 243 }
 244 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 245
 246
 247 /*** Global kva allocator ***/
 248
 249 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 250 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 251 #define VM_VM_AREA      0x04
 252
 253 struct vmap_area {
 254         unsigned long va_start;
 255         unsigned long va_end;
 256         unsigned long flags;
 257         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 258         struct list_head list;          /* address sorted list */
 259         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 260         void *private;
 261         struct rcu_head rcu_head;
 262 };
 263
 264 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 266 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 267 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 268
 269 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 270 {
 271         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 272
 273         while (n) {
 274                 struct vmap_area *va;
 275
 276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 277                 if (addr < va->va_start)
 278                         n = n->rb_left;
 279                 else if (addr > va->va_start)
 280                         n = n->rb_right;
 281                 else
 282                         return va;
 283         }
 284
 285         return NULL;
 286 }
 287
 288 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 289 {
 290         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 291         struct rb_node *parent = NULL;
 292         struct rb_node *tmp;
 293
 294         while (*p) {
 295                 struct vmap_area *tmp;
 296
 297                 parent = *p;
 298                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 299                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 300                         p = &(*p)->rb_left;
 301                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 302                         p = &(*p)->rb_right;
 303                 else
 304                         BUG();
 305         }
 306
 307         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 308         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 309
 310         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 311         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 312         if (tmp) {
 313                 struct vmap_area *prev;
 314                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 315                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 316         } else
 317                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 318 }
 319
 320 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 321
 322 /*
 323  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 324  * vstart and vend.
 325  */
 326 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 327                                 unsigned long align,
 328                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 329                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 330 {
 331         struct vmap_area *va;
 332         struct rb_node *n;
 333         unsigned long addr;
 334         int purged = 0;
 335
 336         BUG_ON(!size);
 337         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 338
 339         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 340                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 341         if (unlikely(!va))
 342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 343
 344 retry:
 345         addr = ALIGN(vstart, align);
 346
 347         spin_lock(&vmap_area_lock);
 348         if (addr + size - 1 < addr)
 349                 goto overflow;
 350
 351         /* XXX: could have a last_hole cache */
 352         n = vmap_area_root.rb_node;
 353         if (n) {
 354                 struct vmap_area *first = NULL;
 355
 356                 do {
 357                         struct vmap_area *tmp;
 358                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 359                         if (tmp->va_end >= addr) {
 360                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 361                                         first = tmp;
 362                                 n = n->rb_left;
 363                         } else {
 364                                 first = tmp;
 365                                 n = n->rb_right;
 366                         }
 367                 } while (n);
 368
 369                 if (!first)
 370                         goto found;
 371
 372                 if (first->va_end < addr) {
 373                         n = rb_next(&first->rb_node);
 374                         if (n)
 375                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 376                         else
 377                                 goto found;
 378                 }
 379
 380                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 381                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 382                         if (addr + size - 1 < addr)
 383                                 goto overflow;
 384
 385                         n = rb_next(&first->rb_node);
 386                         if (n)
 387                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 388                         else
 389                                 goto found;
 390                 }
 391         }
 392 found:
 393         if (addr + size > vend) {
 394 overflow:
 395                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 396                 if (!purged) {
 397                         purge_vmap_area_lazy();
 398                         purged = 1;
 399                         goto retry;
 400                 }
 401                 if (printk_ratelimit())
 402                         printk(KERN_WARNING
 403                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 404                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 405                 kfree(va);
 406                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 407         }
 408
 409         BUG_ON(addr & (align-1));
 410
 411         va->va_start = addr;
 412         va->va_end = addr + size;
 413         va->flags = 0;
 414         __insert_vmap_area(va);
 415         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 416
 417         return va;
 418 }
 419
 420 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 421 {
 422         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 423
 424         kfree(va);
 425 }
 426
 427 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 428 {
 429         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 430         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 431         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 432         list_del_rcu(&va->list);
 433
 434         /*
 435          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 436          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 437          * here too, consider only end addresses which fall inside
 438          * vmalloc area proper.
 439          */
 440         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 441                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 442
 443         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 444 }
 445
 446 /*
 447  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 448  */
 449 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 450 {
 451         spin_lock(&vmap_area_lock);
 452         __free_vmap_area(va);
 453         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 458  */
 459 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 460 {
 461         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 462 }
 463
 464 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 465 {
 466         /*
 467          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 468          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 469          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 470          * space after a page has been freed.
 471          *
 472          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 473          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 474          *
 475          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 476          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 477          * faster).
 478          */
 479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 480         vunmap_page_range(start, end);
 481         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 482 #endif
 483 }
 484
 485 /*
 486  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 487  * before attempting to purge with a TLB flush.
 488  *
 489  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 490  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 491  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 492  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 493  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 494  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 495  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 496  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 497  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 498  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 499  * becomes a problem on bigger systems.
 500  */
 501 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 502 {
 503         unsigned int log;
 504
 505         log = fls(num_online_cpus());
 506
 507         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 508 }
 509
 510 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 511
 512 /* for per-CPU blocks */
 513 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
 514
 515 /*
 516  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
 517  * immediately freed.
 518  */
 519 void set_iounmap_nonlazy(void)
 520 {
 521         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
 522 }
 523
 524 /*
 525  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 526  *
 527  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 528  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 529  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 530  * their own TLB flushing).
 531  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 532  *              *end = max(*end, highest purged address)
 533  */
 534 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 535                                         int sync, int force_flush)
 536 {
 537         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 538         LIST_HEAD(valist);
 539         struct vmap_area *va;
 540         struct vmap_area *n_va;
 541         int nr = 0;
 542
 543         /*
 544          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 545          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 546          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 547          */
 548         if (!sync && !force_flush) {
 549                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 550                         return;
 551         } else
 552                 spin_lock(&purge_lock);
 553
 554         if (sync)
 555                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
 556
 557         rcu_read_lock();
 558         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 559                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 560                         if (va->va_start < *start)
 561                                 *start = va->va_start;
 562                         if (va->va_end > *end)
 563                                 *end = va->va_end;
 564                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 565                         unmap_vmap_area(va);
 566                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 567                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 568                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 569                 }
 570         }
 571         rcu_read_unlock();
 572
 573         if (nr)
 574                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 575
 576         if (nr || force_flush)
 577                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 578
 579         if (nr) {
 580                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 581                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 582                         __free_vmap_area(va);
 583                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 584         }
 585         spin_unlock(&purge_lock);
 586 }
 587
 588 /*
 589  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 590  * is already purging.
 591  */
 592 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 593 {
 594         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 595
 596         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 601  */
 602 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 603 {
 604         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 605
 606         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 611  * called for the correct range previously.
 612  */
 613 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 614 {
 615         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 616         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 617         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 618                 try_purge_vmap_area_lazy();
 619 }
 620
 621 /*
 622  * Free and unmap a vmap area
 623  */
 624 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 625 {
 626         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 627         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 628 }
 629
 630 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 631 {
 632         struct vmap_area *va;
 633
 634         spin_lock(&vmap_area_lock);
 635         va = __find_vmap_area(addr);
 636         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 637
 638         return va;
 639 }
 640
 641 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 642 {
 643         struct vmap_area *va;
 644
 645         va = find_vmap_area(addr);
 646         BUG_ON(!va);
 647         free_unmap_vmap_area(va);
 648 }
 649
 650
 651 /*** Per cpu kva allocator ***/
 652
 653 /*
 654  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 655  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 656  */
 657 /*
 658  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 659  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 660  * instead (we just need a rough idea)
 661  */
 662 #if BITS_PER_LONG == 32
 663 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 664 #else
 665 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 666 #endif
 667
 668 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 669 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 670 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 671 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 672 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 673 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 674 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 675                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 676                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 677
 678 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 679
 680 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 681
 682 struct vmap_block_queue {
 683         spinlock_t lock;
 684         struct list_head free;
 685 };
 686
 687 struct vmap_block {
 688         spinlock_t lock;
 689         struct vmap_area *va;
 690         struct vmap_block_queue *vbq;
 691         unsigned long free, dirty;
 692         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 693         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 694         struct list_head free_list;
 695         struct rcu_head rcu_head;
 696         struct list_head purge;
 697 };
 698
 699 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 700 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 701
 702 /*
 703  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 704  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 705  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 706  */
 707 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 708 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 709
 710 /*
 711  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 712  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 713  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 714  * big problem.
 715  */
 716
 717 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 718 {
 719         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 720         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 721         return addr;
 722 }
 723
 724 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 725 {
 726         struct vmap_block_queue *vbq;
 727         struct vmap_block *vb;
 728         struct vmap_area *va;
 729         unsigned long vb_idx;
 730         int node, err;
 731
 732         node = numa_node_id();
 733
 734         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 735                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 736         if (unlikely(!vb))
 737                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 738
 739         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 740                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 741                                         node, gfp_mask);
 742         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 743                 kfree(vb);
 744                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 745         }
 746
 747         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 748         if (unlikely(err)) {
 749                 kfree(vb);
 750                 free_vmap_area(va);
 751                 return ERR_PTR(err);
 752         }
 753
 754         spin_lock_init(&vb->lock);
 755         vb->va = va;
 756         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 757         vb->dirty = 0;
 758         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 759         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 760         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 761
 762         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 763         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 764         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 765         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 766         BUG_ON(err);
 767         radix_tree_preload_end();
 768
 769         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 770         vb->vbq = vbq;
 771         spin_lock(&vbq->lock);
 772         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
 773         spin_unlock(&vbq->lock);
 774         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 775
 776         return vb;
 777 }
 778
 779 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 780 {
 781         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 782
 783         kfree(vb);
 784 }
 785
 786 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 787 {
 788         struct vmap_block *tmp;
 789         unsigned long vb_idx;
 790
 791         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 792         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 793         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 794         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 795         BUG_ON(tmp != vb);
 796
 797         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 798         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 799 }
 800
 801 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
 802 {
 803         LIST_HEAD(purge);
 804         struct vmap_block *vb;
 805         struct vmap_block *n_vb;
 806         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 807
 808         rcu_read_lock();
 809         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 810
 811                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
 812                         continue;
 813
 814                 spin_lock(&vb->lock);
 815                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
 816                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
 817                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
 818                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 819                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 820                         spin_lock(&vbq->lock);
 821                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 822                         spin_unlock(&vbq->lock);
 823                         spin_unlock(&vb->lock);
 824                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
 825                 } else
 826                         spin_unlock(&vb->lock);
 827         }
 828         rcu_read_unlock();
 829
 830         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
 831                 list_del(&vb->purge);
 832                 free_vmap_block(vb);
 833         }
 834 }
 835
 836 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
 837 {
 838         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
 839 }
 840
 841 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
 842 {
 843         int cpu;
 844
 845         for_each_possible_cpu(cpu)
 846                 purge_fragmented_blocks(cpu);
 847 }
 848
 849 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 850 {
 851         struct vmap_block_queue *vbq;
 852         struct vmap_block *vb;
 853         unsigned long addr = 0;
 854         unsigned int order;
 855         int purge = 0;
 856
 857         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 858         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 859         order = get_order(size);
 860
 861 again:
 862         rcu_read_lock();
 863         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 864         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 865                 int i;
 866
 867                 spin_lock(&vb->lock);
 868                 if (vb->free < 1UL << order)
 869                         goto next;
 870                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 871                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 872
 873                 if (i < 0) {
 874                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 875                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
 876                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
 877                                 purge = 1;
 878                         }
 879                         goto next;
 880                 }
 881                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 882                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 883                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 884                 vb->free -= 1UL << order;
 885                 if (vb->free == 0) {
 886                         spin_lock(&vbq->lock);
 887                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 888                         spin_unlock(&vbq->lock);
 889                 }
 890                 spin_unlock(&vb->lock);
 891                 break;
 892 next:
 893                 spin_unlock(&vb->lock);
 894         }
 895
 896         if (purge)
 897                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
 898
 899         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 900         rcu_read_unlock();
 901
 902         if (!addr) {
 903                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 904                 if (IS_ERR(vb))
 905                         return vb;
 906                 goto again;
 907         }
 908
 909         return (void *)addr;
 910 }
 911
 912 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 913 {
 914         unsigned long offset;
 915         unsigned long vb_idx;
 916         unsigned int order;
 917         struct vmap_block *vb;
 918
 919         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 920         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 921
 922         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 923
 924         order = get_order(size);
 925
 926         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 927
 928         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 929         rcu_read_lock();
 930         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 931         rcu_read_unlock();
 932         BUG_ON(!vb);
 933
 934         spin_lock(&vb->lock);
 935         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
 936
 937         vb->dirty += 1UL << order;
 938         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 939                 BUG_ON(vb->free);
 940                 spin_unlock(&vb->lock);
 941                 free_vmap_block(vb);
 942         } else
 943                 spin_unlock(&vb->lock);
 944 }
 945
 946 /**
 947  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 948  *
 949  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 950  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 951  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 952  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 953  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 954  *
 955  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 956  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 957  * from the vmap layer.
 958  */
 959 void vm_unmap_aliases(void)
 960 {
 961         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 962         int cpu;
 963         int flush = 0;
 964
 965         if (unlikely(!vmap_initialized))
 966                 return;
 967
 968         for_each_possible_cpu(cpu) {
 969                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 970                 struct vmap_block *vb;
 971
 972                 rcu_read_lock();
 973                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 974                         int i;
 975
 976                         spin_lock(&vb->lock);
 977                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 978                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 979                                 unsigned long s, e;
 980                                 int j;
 981                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 982                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 983
 984                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 985                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 986                                 vunmap_page_range(s, e);
 987                                 flush = 1;
 988
 989                                 if (s < start)
 990                                         start = s;
 991                                 if (e > end)
 992                                         end = e;
 993
 994                                 i = j;
 995                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 996                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 997                         }
 998                         spin_unlock(&vb->lock);
 999                 }
1000                 rcu_read_unlock();
1001         }
1002
1003         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1006
1007 /**
1008  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1009  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1010  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1011  */
1012 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1013 {
1014         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1015         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1016
1017         BUG_ON(!addr);
1018         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1019         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1020         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1021
1022         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1023         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1024
1025         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1026                 vb_free(mem, size);
1027         else
1028                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1029 }
1030 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1031
1032 /**
1033  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1034  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1035  * @count: number of pages
1036  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1037  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1038  *
1039  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1040  */
1041 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1042 {
1043         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1044         unsigned long addr;
1045         void *mem;
1046
1047         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1048                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1049                 if (IS_ERR(mem))
1050                         return NULL;
1051                 addr = (unsigned long)mem;
1052         } else {
1053                 struct vmap_area *va;
1054                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1055                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1056                 if (IS_ERR(va))
1057                         return NULL;
1058
1059                 addr = va->va_start;
1060                 mem = (void *)addr;
1061         }
1062         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1063                 vm_unmap_ram(mem, count);
1064                 return NULL;
1065         }
1066         return mem;
1067 }
1068 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1069
1070 /**
1071  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1072  * @vm: vm_struct to register
1073  * @align: requested alignment
1074  *
1075  * This function is used to register kernel vm area before
1076  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1077  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1078  * vm->addr contains the allocated address.
1079  *
1080  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1081  */
1082 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1083 {
1084         static size_t vm_init_off __initdata;
1085         unsigned long addr;
1086
1087         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1088         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1089
1090         vm->addr = (void *)addr;
1091
1092         vm->next = vmlist;
1093         vmlist = vm;
1094 }
1095
1096 void __init vmalloc_init(void)
1097 {
1098         struct vmap_area *va;
1099         struct vm_struct *tmp;
1100         int i;
1101
1102         for_each_possible_cpu(i) {
1103                 struct vmap_block_queue *vbq;
1104
1105                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1106                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1107                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1108         }
1109
1110         /* Import existing vmlist entries. */
1111         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1112                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1113                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1114                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1115                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1116                 __insert_vmap_area(va);
1117         }
1118
1119         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1120
1121         vmap_initialized = true;
1122 }
1123
1124 /**
1125  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1126  * @addr: start of the VM area to map
1127  * @size: size of the VM area to map
1128  * @prot: page protection flags to use
1129  * @pages: pages to map
1130  *
1131  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1132  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1133  * friends.
1134  *
1135  * NOTE:
1136  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1137  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1138  * before calling this function.
1139  *
1140  * RETURNS:
1141  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1142  */
1143 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1144                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1145 {
1146         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1147 }
1148
1149 /**
1150  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1151  * @addr: start of the VM area to unmap
1152  * @size: size of the VM area to unmap
1153  *
1154  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1155  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1156  * friends.
1157  *
1158  * NOTE:
1159  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1160  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1161  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1162  */
1163 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1164 {
1165         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1166 }
1167
1168 /**
1169  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1170  * @addr: start of the VM area to unmap
1171  * @size: size of the VM area to unmap
1172  *
1173  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1174  * the unmapping and tlb after.
1175  */
1176 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1177 {
1178         unsigned long end = addr + size;
1179
1180         flush_cache_vunmap(addr, end);
1181         vunmap_page_range(addr, end);
1182         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1183 }
1184
1185 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1186 {
1187         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1188         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1189         int err;
1190
1191         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1192         if (err > 0) {
1193                 *pages += err;
1194                 err = 0;
1195         }
1196
1197         return err;
1198 }
1199 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1200
1201 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1202 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1203 struct vm_struct *vmlist;
1204
1205 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1206                               unsigned long flags, void *caller)
1207 {
1208         struct vm_struct *tmp, **p;
1209
1210         vm->flags = flags;
1211         vm->addr = (void *)va->va_start;
1212         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1213         vm->caller = caller;
1214         va->private = vm;
1215         va->flags |= VM_VM_AREA;
1216
1217         write_lock(&vmlist_lock);
1218         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1219                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1220                         break;
1221         }
1222         vm->next = *p;
1223         *p = vm;
1224         write_unlock(&vmlist_lock);
1225 }
1226
1227 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1228                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1229                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1230 {
1231         static struct vmap_area *va;
1232         struct vm_struct *area;
1233
1234         BUG_ON(in_interrupt());
1235         if (flags & VM_IOREMAP) {
1236                 int bit = fls(size);
1237
1238                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1239                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1240                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1241                         bit = PAGE_SHIFT;
1242
1243                 align = 1ul << bit;
1244         }
1245
1246         size = PAGE_ALIGN(size);
1247         if (unlikely(!size))
1248                 return NULL;
1249
1250         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1251         if (unlikely(!area))
1252                 return NULL;
1253
1254         /*
1255          * We always allocate a guard page.
1256          */
1257         size += PAGE_SIZE;
1258
1259         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1260         if (IS_ERR(va)) {
1261                 kfree(area);
1262                 return NULL;
1263         }
1264
1265         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1266         return area;
1267 }
1268
1269 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1270                                 unsigned long start, unsigned long end)
1271 {
1272         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1273                                                 __builtin_return_address(0));
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1276
1277 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1278                                        unsigned long start, unsigned long end,
1279                                        void *caller)
1280 {
1281         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1282                                   caller);
1283 }
1284
1285 /**
1286  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1287  *      @size:          size of the area
1288  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1289  *
1290  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1291  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1292  *      on success or %NULL on failure.
1293  */
1294 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1295 {
1296         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1297                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1298 }
1299
1300 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1301                                 void *caller)
1302 {
1303         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1304                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1305 }
1306
1307 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1308                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1309 {
1310         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1311                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1312 }
1313
1314 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1315 {
1316         struct vmap_area *va;
1317
1318         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1319         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1320                 return va->private;
1321
1322         return NULL;
1323 }
1324
1325 /**
1326  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1327  *      @addr:          base address
1328  *
1329  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1330  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1331  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1332  */
1333 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1334 {
1335         struct vmap_area *va;
1336
1337         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1338         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1339                 struct vm_struct *vm = va->private;
1340                 struct vm_struct *tmp, **p;
1341                 /*
1342                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1343                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1344                  * vmap.)
1345                  */
1346                 write_lock(&vmlist_lock);
1347                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1348                         ;
1349                 *p = tmp->next;
1350                 write_unlock(&vmlist_lock);
1351
1352                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1353                 free_unmap_vmap_area(va);
1354                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1355
1356                 return vm;
1357         }
1358         return NULL;
1359 }
1360
1361 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1362 {
1363         struct vm_struct *area;
1364
1365         if (!addr)
1366                 return;
1367
1368         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1369                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1370                 return;
1371         }
1372
1373         area = remove_vm_area(addr);
1374         if (unlikely(!area)) {
1375                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1376                                 addr);
1377                 return;
1378         }
1379
1380         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1381         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1382
1383         if (deallocate_pages) {
1384                 int i;
1385
1386                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1387                         struct page *page = area->pages[i];
1388
1389                         BUG_ON(!page);
1390                         __free_page(page);
1391                 }
1392
1393                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1394                         vfree(area->pages);
1395                 else
1396                         kfree(area->pages);
1397         }
1398
1399         kfree(area);
1400         return;
1401 }
1402
1403 /**
1404  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1405  *      @addr:          memory base address
1406  *
1407  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1408  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1409  *      NULL, no operation is performed.
1410  *
1411  *      Must not be called in interrupt context.
1412  */
1413 void vfree(const void *addr)
1414 {
1415         BUG_ON(in_interrupt());
1416
1417         kmemleak_free(addr);
1418
1419         __vunmap(addr, 1);
1420 }
1421 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1422
1423 /**
1424  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1425  *      @addr:          memory base address
1426  *
1427  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1428  *      which was created from the page array passed to vmap().
1429  *
1430  *      Must not be called in interrupt context.
1431  */
1432 void vunmap(const void *addr)
1433 {
1434         BUG_ON(in_interrupt());
1435         might_sleep();
1436         __vunmap(addr, 0);
1437 }
1438 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1439
1440 /**
1441  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1442  *      @pages:         array of page pointers
1443  *      @count:         number of pages to map
1444  *      @flags:         vm_area->flags
1445  *      @prot:          page protection for the mapping
1446  *
1447  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1448  *      space.
1449  */
1450 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1451                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1452 {
1453         struct vm_struct *area;
1454
1455         might_sleep();
1456
1457         if (count > totalram_pages)
1458                 return NULL;
1459
1460         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1461                                         __builtin_return_address(0));
1462         if (!area)
1463                 return NULL;
1464
1465         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1466                 vunmap(area->addr);
1467                 return NULL;
1468         }
1469
1470         return area->addr;
1471 }
1472 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1473
1474 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1475                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1476                             int node, void *caller);
1477 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1478                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1479 {
1480         struct page **pages;
1481         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1482
1483         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1484         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1485
1486         area->nr_pages = nr_pages;
1487         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1488         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1489                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1490                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1491                 area->flags |= VM_VPAGES;
1492         } else {
1493                 pages = kmalloc_node(array_size,
1494                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1495                                 node);
1496         }
1497         area->pages = pages;
1498         area->caller = caller;
1499         if (!area->pages) {
1500                 remove_vm_area(area->addr);
1501                 kfree(area);
1502                 return NULL;
1503         }
1504
1505         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1506                 struct page *page;
1507
1508                 if (node < 0)
1509                         page = alloc_page(gfp_mask);
1510                 else
1511                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1512
1513                 if (unlikely(!page)) {
1514                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1515                         area->nr_pages = i;
1516                         goto fail;
1517                 }
1518                 area->pages[i] = page;
1519         }
1520
1521         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1522                 goto fail;
1523         return area->addr;
1524
1525 fail:
1526         vfree(area->addr);
1527         return NULL;
1528 }
1529
1530 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1531 {
1532         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1533                                          __builtin_return_address(0));
1534
1535         /*
1536          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1537          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1538          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1539          */
1540         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1541
1542         return addr;
1543 }
1544
1545 /**
1546  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1547  *      @size:          allocation size
1548  *      @align:         desired alignment
1549  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1550  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1551  *      @node:          node to use for allocation or -1
1552  *      @caller:        caller's return address
1553  *
1554  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1555  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1556  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1557  */
1558 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1559                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1560                             int node, void *caller)
1561 {
1562         struct vm_struct *area;
1563         void *addr;
1564         unsigned long real_size = size;
1565
1566         size = PAGE_ALIGN(size);
1567         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1568                 return NULL;
1569
1570         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1571                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1572
1573         if (!area)
1574                 return NULL;
1575
1576         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1577
1578         /*
1579          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1580          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1581          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1582          */
1583         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1584
1585         return addr;
1586 }
1587
1588 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1589 {
1590         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1591                                 __builtin_return_address(0));
1592 }
1593 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1594
1595 /**
1596  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1597  *      @size:          allocation size
1598  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1599  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1600  *
1601  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1602  *      use __vmalloc() instead.
1603  */
1604 void *vmalloc(unsigned long size)
1605 {
1606         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1607                                         -1, __builtin_return_address(0));
1608 }
1609 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1610
1611 /**
1612  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1613  * @size: allocation size
1614  *
1615  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1616  * without leaking data.
1617  */
1618 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1619 {
1620         struct vm_struct *area;
1621         void *ret;
1622
1623         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1624                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1625                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1626         if (ret) {
1627                 area = find_vm_area(ret);
1628                 area->flags |= VM_USERMAP;
1629         }
1630         return ret;
1631 }
1632 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1633
1634 /**
1635  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1636  *      @size:          allocation size
1637  *      @node:          numa node
1638  *
1639  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1640  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1641  *
1642  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1643  *      use __vmalloc() instead.
1644  */
1645 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1646 {
1647         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1648                                         node, __builtin_return_address(0));
1649 }
1650 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1651
1652 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1653 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1654 #endif
1655
1656 /**
1657  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1658  *      @size:          allocation size
1659  *
1660  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1661  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1662  *      executable kernel virtual space.
1663  *
1664  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1665  *      use __vmalloc() instead.
1666  */
1667
1668 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1669 {
1670         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1671                               -1, __builtin_return_address(0));
1672 }
1673
1674 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1675 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1676 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1677 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1678 #else
1679 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1680 #endif
1681
1682 /**
1683  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1684  *      @size:          allocation size
1685  *
1686  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1687  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1688  */
1689 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1690 {
1691         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1692                               -1, __builtin_return_address(0));
1693 }
1694 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1695
1696 /**
1697  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1698  *      @size:          allocation size
1699  *
1700  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1701  * mapped to userspace without leaking data.
1702  */
1703 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1704 {
1705         struct vm_struct *area;
1706         void *ret;
1707
1708         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1709                              -1, __builtin_return_address(0));
1710         if (ret) {
1711                 area = find_vm_area(ret);
1712                 area->flags |= VM_USERMAP;
1713         }
1714         return ret;
1715 }
1716 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1717
1718 /*
1719  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1720  * If the page is not present, fill zero.
1721  */
1722
1723 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1724 {
1725         struct page *p;
1726         int copied = 0;
1727
1728         while (count) {
1729                 unsigned long offset, length;
1730
1731                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1732                 length = PAGE_SIZE - offset;
1733                 if (length > count)
1734                         length = count;
1735                 p = vmalloc_to_page(addr);
1736                 /*
1737                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1738                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1739                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1740                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1741                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1742                  */
1743                 if (p) {
1744                         /*
1745                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1746                          * function description)
1747                          */
1748                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1749                         memcpy(buf, map + offset, length);
1750                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1751                 } else
1752                         memset(buf, 0, length);
1753
1754                 addr += length;
1755                 buf += length;
1756                 copied += length;
1757                 count -= length;
1758         }
1759         return copied;
1760 }
1761
1762 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1763 {
1764         struct page *p;
1765         int copied = 0;
1766
1767         while (count) {
1768                 unsigned long offset, length;
1769
1770                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1771                 length = PAGE_SIZE - offset;
1772                 if (length > count)
1773                         length = count;
1774                 p = vmalloc_to_page(addr);
1775                 /*
1776                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1777                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1778                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1779                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1780                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1781                  */
1782                 if (p) {
1783                         /*
1784                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1785                          * function description)
1786                          */
1787                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1788                         memcpy(map + offset, buf, length);
1789                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1790                 }
1791                 addr += length;
1792                 buf += length;
1793                 copied += length;
1794                 count -= length;
1795         }
1796         return copied;
1797 }
1798
1799 /**
1800  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1801  *      @buf:           buffer for reading data
1802  *      @addr:          vm address.
1803  *      @count:         number of bytes to be read.
1804  *
1805  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1806  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1807  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1808  *
1809  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1810  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1811  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1812  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1813  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1814  *
1815  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1816  *      vm_struct area, returns 0.
1817  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1818  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1819  *
1820  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1821  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1822  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1823  *      any informaion, as /dev/kmem.
1824  *
1825  */
1826
1827 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1828 {
1829         struct vm_struct *tmp;
1830         char *vaddr, *buf_start = buf;
1831         unsigned long buflen = count;
1832         unsigned long n;
1833
1834         /* Don't allow overflow */
1835         if ((unsigned long) addr + count < count)
1836                 count = -(unsigned long) addr;
1837
1838         read_lock(&vmlist_lock);
1839         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1840                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1841                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1842                         continue;
1843                 while (addr < vaddr) {
1844                         if (count == 0)
1845                                 goto finished;
1846                         *buf = '\0';
1847                         buf++;
1848                         addr++;
1849                         count--;
1850                 }
1851                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1852                 if (n > count)
1853                         n = count;
1854                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1855                         aligned_vread(buf, addr, n);
1856                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1857                         memset(buf, 0, n);
1858                 buf += n;
1859                 addr += n;
1860                 count -= n;
1861         }
1862 finished:
1863         read_unlock(&vmlist_lock);
1864
1865         if (buf == buf_start)
1866                 return 0;
1867         /* zero-fill memory holes */
1868         if (buf != buf_start + buflen)
1869                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1870
1871         return buflen;
1872 }
1873
1874 /**
1875  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1876  *      @buf:           buffer for source data
1877  *      @addr:          vm address.
1878  *      @count:         number of bytes to be read.
1879  *
1880  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1881  *      (same number to @count).
1882  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1883  *      vmalloc area, returns 0.
1884  *
1885  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1886  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1887  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1888  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1889  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1890  *
1891  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1892  *      vm_struct area, returns 0.
1893  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1894  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1895  *
1896  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1897  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1898  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1899  *      any informaion, as /dev/kmem.
1900  *
1901  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1902  */
1903
1904 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1905 {
1906         struct vm_struct *tmp;
1907         char *vaddr;
1908         unsigned long n, buflen;
1909         int copied = 0;
1910
1911         /* Don't allow overflow */
1912         if ((unsigned long) addr + count < count)
1913                 count = -(unsigned long) addr;
1914         buflen = count;
1915
1916         read_lock(&vmlist_lock);
1917         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1918                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1919                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1920                         continue;
1921                 while (addr < vaddr) {
1922                         if (count == 0)
1923                                 goto finished;
1924                         buf++;
1925                         addr++;
1926                         count--;
1927                 }
1928                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1929                 if (n > count)
1930                         n = count;
1931                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1932                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1933                         copied++;
1934                 }
1935                 buf += n;
1936                 addr += n;
1937                 count -= n;
1938         }
1939 finished:
1940         read_unlock(&vmlist_lock);
1941         if (!copied)
1942                 return 0;
1943         return buflen;
1944 }
1945
1946 /**
1947  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1948  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1949  *      @addr:          vmalloc memory
1950  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1951  *
1952  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1953  *
1954  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1955  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1956  *      that criteria isn't met.
1957  *
1958  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1959  */
1960 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1961                                                 unsigned long pgoff)
1962 {
1963         struct vm_struct *area;
1964         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1965         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1966
1967         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1968                 return -EINVAL;
1969
1970         area = find_vm_area(addr);
1971         if (!area)
1972                 return -EINVAL;
1973
1974         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1975                 return -EINVAL;
1976
1977         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1978                 return -EINVAL;
1979
1980         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1981         do {
1982                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1983                 int ret;
1984
1985                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1986                 if (ret)
1987                         return ret;
1988
1989                 uaddr += PAGE_SIZE;
1990                 addr += PAGE_SIZE;
1991                 usize -= PAGE_SIZE;
1992         } while (usize > 0);
1993
1994         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1995         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1996
1997         return 0;
1998 }
1999 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2000
2001 /*
2002  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2003  * have one.
2004  */
2005 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2006 {
2007 }
2008
2009
2010 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2011 {
2012         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2013         return 0;
2014 }
2015
2016 /**
2017  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2018  *      @size:          size of the area
2019  *
2020  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2021  *
2022  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2023  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2024  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2025  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2026  *      processes.
2027  */
2028 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2029 {
2030         struct vm_struct *area;
2031
2032         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2033                                 __builtin_return_address(0));
2034         if (area == NULL)
2035                 return NULL;
2036
2037         /*
2038          * This ensures that page tables are constructed for this region
2039          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2040          */
2041         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2042                                 area->size, f, NULL)) {
2043                 free_vm_area(area);
2044                 return NULL;
2045         }
2046
2047         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2048            mappings */
2049         vmalloc_sync_all();
2050
2051         return area;
2052 }
2053 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2054
2055 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2056 {
2057         struct vm_struct *ret;
2058         ret = remove_vm_area(area->addr);
2059         BUG_ON(ret != area);
2060         kfree(area);
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2063
2064 #ifndef CONFIG_HAVE_LEGACY_PER_CPU_AREA
2065 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2066 {
2067         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2068 }
2069
2070 /**
2071  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2072  * @end: target address
2073  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2074  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2075  *
2076  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2077  *          %false if no vmap_area exists
2078  *
2079  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2080  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2081  */
2082 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2083                                struct vmap_area **pnext,
2084                                struct vmap_area **pprev)
2085 {
2086         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2087         struct vmap_area *va = NULL;
2088
2089         while (n) {
2090                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2091                 if (end < va->va_end)
2092                         n = n->rb_left;
2093                 else if (end > va->va_end)
2094                         n = n->rb_right;
2095                 else
2096                         break;
2097         }
2098
2099         if (!va)
2100                 return false;
2101
2102         if (va->va_end > end) {
2103                 *pnext = va;
2104                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2105         } else {
2106                 *pprev = va;
2107                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2108         }
2109         return true;
2110 }
2111
2112 /**
2113  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2114  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2115  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2116  * @align: alignment
2117  *
2118  * Returns: determined end address
2119  *
2120  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2121  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2122  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2123  *
2124  * Please note that the address returned by this function may fall
2125  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2126  * that.
2127  */
2128 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2129                                        struct vmap_area **pprev,
2130                                        unsigned long align)
2131 {
2132         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2133         unsigned long addr;
2134
2135         if (*pnext)
2136                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2137         else
2138                 addr = vmalloc_end;
2139
2140         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2141                 *pnext = *pprev;
2142                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2143         }
2144
2145         return addr;
2146 }
2147
2148 /**
2149  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2150  * @offsets: array containing offset of each area
2151  * @sizes: array containing size of each area
2152  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2153  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2154  * @gfp_mask: allocation mask
2155  *
2156  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2157  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2158  *
2159  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2160  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2161  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2162  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2163  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2164  * are allocated from top.
2165  *
2166  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2167  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2168  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2169  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2170  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2171  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2172  */
2173 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2174                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2175                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2176 {
2177         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2178         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2179         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2180         struct vm_struct **vms;
2181         int area, area2, last_area, term_area;
2182         unsigned long base, start, end, last_end;
2183         bool purged = false;
2184
2185         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2186
2187         /* verify parameters and allocate data structures */
2188         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2189         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2190                 start = offsets[area];
2191                 end = start + sizes[area];
2192
2193                 /* is everything aligned properly? */
2194                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2195                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2196
2197                 /* detect the area with the highest address */
2198                 if (start > offsets[last_area])
2199                         last_area = area;
2200
2201                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2202                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2203                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2204
2205                         if (area2 == area)
2206                                 continue;
2207
2208                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2209                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2210                 }
2211         }
2212         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2213
2214         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2215                 WARN_ON(true);
2216                 return NULL;
2217         }
2218
2219         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2220         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2221         if (!vas || !vms)
2222                 goto err_free;
2223
2224         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2225                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2226                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2227                 if (!vas[area] || !vms[area])
2228                         goto err_free;
2229         }
2230 retry:
2231         spin_lock(&vmap_area_lock);
2232
2233         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2234         area = term_area = last_area;
2235         start = offsets[area];
2236         end = start + sizes[area];
2237
2238         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2239                 base = vmalloc_end - last_end;
2240                 goto found;
2241         }
2242         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2243
2244         while (true) {
2245                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2246                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2247
2248                 /*
2249                  * base might have underflowed, add last_end before
2250                  * comparing.
2251                  */
2252                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2253                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2254                         if (!purged) {
2255                                 purge_vmap_area_lazy();
2256                                 purged = true;
2257                                 goto retry;
2258                         }
2259                         goto err_free;
2260                 }
2261
2262                 /*
2263                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2264                  * right below next and then recheck.
2265                  */
2266                 if (next && next->va_start < base + end) {
2267                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2268                         term_area = area;
2269                         continue;
2270                 }
2271
2272                 /*
2273                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2274                  * base so that it's right below new next and then
2275                  * recheck.
2276                  */
2277                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2278                         next = prev;
2279                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2280                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2281                         term_area = area;
2282                         continue;
2283                 }
2284
2285                 /*
2286                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2287                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2288                  */
2289                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2290                 if (area == term_area)
2291                         break;
2292                 start = offsets[area];
2293                 end = start + sizes[area];
2294                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2295         }
2296 found:
2297         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2298         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2299                 struct vmap_area *va = vas[area];
2300
2301                 va->va_start = base + offsets[area];
2302                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2303                 __insert_vmap_area(va);
2304         }
2305
2306         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2307
2308         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2309
2310         /* insert all vm's */
2311         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2312                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2313                                   pcpu_get_vm_areas);
2314
2315         kfree(vas);
2316         return vms;
2317
2318 err_free:
2319         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2320                 if (vas)
2321                         kfree(vas[area]);
2322                 if (vms)
2323                         kfree(vms[area]);
2324         }
2325         kfree(vas);
2326         kfree(vms);
2327         return NULL;
2328 }
2329 #endif
2330
2331 /**
2332  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2333  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2334  * @nr_vms: the number of allocated areas
2335  *
2336  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2337  */
2338 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2339 {
2340         int i;
2341
2342         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2343                 free_vm_area(vms[i]);
2344         kfree(vms);
2345 }
2346
2347 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2348 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2349 {
2350         loff_t n = *pos;
2351         struct vm_struct *v;
2352
2353         read_lock(&vmlist_lock);
2354         v = vmlist;
2355         while (n > 0 && v) {
2356                 n--;
2357                 v = v->next;
2358         }
2359         if (!n)
2360                 return v;
2361
2362         return NULL;
2363
2364 }
2365
2366 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2367 {
2368         struct vm_struct *v = p;
2369
2370         ++*pos;
2371         return v->next;
2372 }
2373
2374 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2375 {
2376         read_unlock(&vmlist_lock);
2377 }
2378
2379 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2380 {
2381         if (NUMA_BUILD) {
2382                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2383
2384                 if (!counters)
2385                         return;
2386
2387                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2388
2389                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2390                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2391
2392                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2393                         if (counters[nr])
2394                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2395         }
2396 }
2397
2398 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2399 {
2400         struct vm_struct *v = p;
2401
2402         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2403                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2404
2405         if (v->caller) {
2406                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2407
2408                 seq_putc(m, ' ');
2409                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2410                 seq_puts(m, buff);
2411         }
2412
2413         if (v->nr_pages)
2414                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2415
2416         if (v->phys_addr)
2417                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2418
2419         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2420                 seq_printf(m, " ioremap");
2421
2422         if (v->flags & VM_ALLOC)
2423                 seq_printf(m, " vmalloc");
2424
2425         if (v->flags & VM_MAP)
2426                 seq_printf(m, " vmap");
2427
2428         if (v->flags & VM_USERMAP)
2429                 seq_printf(m, " user");
2430
2431         if (v->flags & VM_VPAGES)
2432                 seq_printf(m, " vpages");
2433
2434         show_numa_info(m, v);
2435         seq_putc(m, '\n');
2436         return 0;
2437 }
2438
2439 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2440         .start = s_start,
2441         .next = s_next,
2442         .stop = s_stop,
2443         .show = s_show,
2444 };
2445
2446 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2447 {
2448         unsigned int *ptr = NULL;
2449         int ret;
2450
2451         if (NUMA_BUILD)
2452                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2453         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2454         if (!ret) {
2455                 struct seq_file *m = file->private_data;
2456                 m->private = ptr;
2457         } else
2458                 kfree(ptr);
2459         return ret;
2460 }
2461
2462 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2463         .open           = vmalloc_open,
2464         .read           = seq_read,
2465         .llseek         = seq_lseek,
2466         .release        = seq_release_private,
2467 };
2468
2469 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2470 {
2471         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2472         return 0;
2473 }
2474 module_init(proc_vmalloc_init);
2475 #endif
2476