mm: use macros from compiler.h instead of __attribute__((...))
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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/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 <linux/atomic.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/llist.h>
32
33 #include <asm/uaccess.h>
34 #include <asm/tlbflush.h>
35 #include <asm/shmparam.h>
36
37 struct vfree_deferred {
38         struct llist_head list;
39         struct work_struct wq;
40 };
41 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
42
43 static void __vunmap(const void *, int);
44
45 static void free_work(struct work_struct *w)
46 {
47         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
48         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
49         while (llnode) {
50                 void *p = llnode;
51                 llnode = llist_next(llnode);
52                 __vunmap(p, 1);
53         }
54 }
55
56 /*** Page table manipulation functions ***/
57
58 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
59 {
60         pte_t *pte;
61
62         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
63         do {
64                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
65                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
66         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
67 }
68
69 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
70 {
71         pmd_t *pmd;
72         unsigned long next;
73
74         pmd = pmd_offset(pud, addr);
75         do {
76                 next = pmd_addr_end(addr, end);
77                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
78                         continue;
79                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
80         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
81 }
82
83 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
84 {
85         pud_t *pud;
86         unsigned long next;
87
88         pud = pud_offset(pgd, addr);
89         do {
90                 next = pud_addr_end(addr, end);
91                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
92                         continue;
93                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
94         } while (pud++, addr = next, addr != end);
95 }
96
97 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
98 {
99         pgd_t *pgd;
100         unsigned long next;
101
102         BUG_ON(addr >= end);
103         pgd = pgd_offset_k(addr);
104         do {
105                 next = pgd_addr_end(addr, end);
106                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
107                         continue;
108                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
109         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
110 }
111
112 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
113                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
114 {
115         pte_t *pte;
116
117         /*
118          * nr is a running index into the array which helps higher level
119          * callers keep track of where we're up to.
120          */
121
122         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
123         if (!pte)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 struct page *page = pages[*nr];
127
128                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
129                         return -EBUSY;
130                 if (WARN_ON(!page))
131                         return -ENOMEM;
132                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
133                 (*nr)++;
134         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
135         return 0;
136 }
137
138 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
139                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
140 {
141         pmd_t *pmd;
142         unsigned long next;
143
144         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
145         if (!pmd)
146                 return -ENOMEM;
147         do {
148                 next = pmd_addr_end(addr, end);
149                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
150                         return -ENOMEM;
151         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
152         return 0;
153 }
154
155 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
156                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
157 {
158         pud_t *pud;
159         unsigned long next;
160
161         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
162         if (!pud)
163                 return -ENOMEM;
164         do {
165                 next = pud_addr_end(addr, end);
166                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
167                         return -ENOMEM;
168         } while (pud++, addr = next, addr != end);
169         return 0;
170 }
171
172 /*
173  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
174  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
175  *
176  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
177  */
178 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
179                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
180 {
181         pgd_t *pgd;
182         unsigned long next;
183         unsigned long addr = start;
184         int err = 0;
185         int nr = 0;
186
187         BUG_ON(addr >= end);
188         pgd = pgd_offset_k(addr);
189         do {
190                 next = pgd_addr_end(addr, end);
191                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
192                 if (err)
193                         return err;
194         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
195
196         return nr;
197 }
198
199 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
200                            pgprot_t prot, struct page **pages)
201 {
202         int ret;
203
204         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
205         flush_cache_vmap(start, end);
206         return ret;
207 }
208
209 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
210 {
211         /*
212          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
213          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
214          * just put it in the vmalloc space.
215          */
216 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
217         unsigned long addr = (unsigned long)x;
218         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
219                 return 1;
220 #endif
221         return is_vmalloc_addr(x);
222 }
223
224 /*
225  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
226  */
227 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
228 {
229         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
230         struct page *page = NULL;
231         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
232
233         /*
234          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
235          * architectures that do not vmalloc module space
236          */
237         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
238
239         if (!pgd_none(*pgd)) {
240                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
241                 if (!pud_none(*pud)) {
242                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
243                         if (!pmd_none(*pmd)) {
244                                 pte_t *ptep, pte;
245
246                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
247                                 pte = *ptep;
248                                 if (pte_present(pte))
249                                         page = pte_page(pte);
250                                 pte_unmap(ptep);
251                         }
252                 }
253         }
254         return page;
255 }
256 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
257
258 /*
259  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
260  */
261 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
262 {
263         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
264 }
265 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
266
267
268 /*** Global kva allocator ***/
269
270 #define VM_LAZY_FREE    0x01
271 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
272 #define VM_VM_AREA      0x04
273
274 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
275 /* Export for kexec only */
276 LIST_HEAD(vmap_area_list);
277 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
278
279 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
280 static struct rb_node *free_vmap_cache;
281 static unsigned long cached_hole_size;
282 static unsigned long cached_vstart;
283 static unsigned long cached_align;
284
285 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
286
287 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
288 {
289         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
290
291         while (n) {
292                 struct vmap_area *va;
293
294                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
295                 if (addr < va->va_start)
296                         n = n->rb_left;
297                 else if (addr >= va->va_end)
298                         n = n->rb_right;
299                 else
300                         return va;
301         }
302
303         return NULL;
304 }
305
306 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
307 {
308         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
309         struct rb_node *parent = NULL;
310         struct rb_node *tmp;
311
312         while (*p) {
313                 struct vmap_area *tmp_va;
314
315                 parent = *p;
316                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
317                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
318                         p = &(*p)->rb_left;
319                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
320                         p = &(*p)->rb_right;
321                 else
322                         BUG();
323         }
324
325         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
326         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
327
328         /* address-sort this list */
329         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
330         if (tmp) {
331                 struct vmap_area *prev;
332                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
333                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
334         } else
335                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
336 }
337
338 static void purge_vmap_area_lazy(void);
339
340 /*
341  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
342  * vstart and vend.
343  */
344 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
345                                 unsigned long align,
346                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
347                                 int node, gfp_t gfp_mask)
348 {
349         struct vmap_area *va;
350         struct rb_node *n;
351         unsigned long addr;
352         int purged = 0;
353         struct vmap_area *first;
354
355         BUG_ON(!size);
356         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
357         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
358
359         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
360                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
361         if (unlikely(!va))
362                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
363
364         /*
365          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
366          * to avoid false negatives.
367          */
368         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
369
370 retry:
371         spin_lock(&vmap_area_lock);
372         /*
373          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
374          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
375          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
376          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
377          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
378          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
379          * without updating cached_hole_size or cached_align.
380          */
381         if (!free_vmap_cache ||
382                         size < cached_hole_size ||
383                         vstart < cached_vstart ||
384                         align < cached_align) {
385 nocache:
386                 cached_hole_size = 0;
387                 free_vmap_cache = NULL;
388         }
389         /* record if we encounter less permissive parameters */
390         cached_vstart = vstart;
391         cached_align = align;
392
393         /* find starting point for our search */
394         if (free_vmap_cache) {
395                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
396                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
397                 if (addr < vstart)
398                         goto nocache;
399                 if (addr + size < addr)
400                         goto overflow;
401
402         } else {
403                 addr = ALIGN(vstart, align);
404                 if (addr + size < addr)
405                         goto overflow;
406
407                 n = vmap_area_root.rb_node;
408                 first = NULL;
409
410                 while (n) {
411                         struct vmap_area *tmp;
412                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
413                         if (tmp->va_end >= addr) {
414                                 first = tmp;
415                                 if (tmp->va_start <= addr)
416                                         break;
417                                 n = n->rb_left;
418                         } else
419                                 n = n->rb_right;
420                 }
421
422                 if (!first)
423                         goto found;
424         }
425
426         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
427         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
428                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
429                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
430                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
431                 if (addr + size < addr)
432                         goto overflow;
433
434                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
435                         goto found;
436
437                 first = list_entry(first->list.next,
438                                 struct vmap_area, list);
439         }
440
441 found:
442         if (addr + size > vend)
443                 goto overflow;
444
445         va->va_start = addr;
446         va->va_end = addr + size;
447         va->flags = 0;
448         __insert_vmap_area(va);
449         free_vmap_cache = &va->rb_node;
450         spin_unlock(&vmap_area_lock);
451
452         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
453         BUG_ON(va->va_start < vstart);
454         BUG_ON(va->va_end > vend);
455
456         return va;
457
458 overflow:
459         spin_unlock(&vmap_area_lock);
460         if (!purged) {
461                 purge_vmap_area_lazy();
462                 purged = 1;
463                 goto retry;
464         }
465         if (printk_ratelimit())
466                 printk(KERN_WARNING
467                         "vmap allocation for size %lu failed: "
468                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
469         kfree(va);
470         return ERR_PTR(-EBUSY);
471 }
472
473 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
474 {
475         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
476
477         if (free_vmap_cache) {
478                 if (va->va_end < cached_vstart) {
479                         free_vmap_cache = NULL;
480                 } else {
481                         struct vmap_area *cache;
482                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
483                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
484                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
485                                 /*
486                                  * We don't try to update cached_hole_size or
487                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
488                                  */
489                         }
490                 }
491         }
492         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
493         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
494         list_del_rcu(&va->list);
495
496         /*
497          * Track the highest possible candidate for pcpu area
498          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
499          * here too, consider only end addresses which fall inside
500          * vmalloc area proper.
501          */
502         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
503                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
504
505         kfree_rcu(va, rcu_head);
506 }
507
508 /*
509  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
510  */
511 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
512 {
513         spin_lock(&vmap_area_lock);
514         __free_vmap_area(va);
515         spin_unlock(&vmap_area_lock);
516 }
517
518 /*
519  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
520  */
521 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
522 {
523         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
524 }
525
526 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
527 {
528         /*
529          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
530          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
531          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
532          * space after a page has been freed.
533          *
534          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
535          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
536          *
537          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
538          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
539          * faster).
540          */
541 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
542         vunmap_page_range(start, end);
543         flush_tlb_kernel_range(start, end);
544 #endif
545 }
546
547 /*
548  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
549  * before attempting to purge with a TLB flush.
550  *
551  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
552  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
553  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
554  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
555  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
556  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
557  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
558  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
559  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
560  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
561  * becomes a problem on bigger systems.
562  */
563 static unsigned long lazy_max_pages(void)
564 {
565         unsigned int log;
566
567         log = fls(num_online_cpus());
568
569         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
570 }
571
572 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
573
574 /* for per-CPU blocks */
575 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
576
577 /*
578  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
579  * immediately freed.
580  */
581 void set_iounmap_nonlazy(void)
582 {
583         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
584 }
585
586 /*
587  * Purges all lazily-freed vmap areas.
588  *
589  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
590  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
591  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
592  * their own TLB flushing).
593  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
594  *              *end = max(*end, highest purged address)
595  */
596 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
597                                         int sync, int force_flush)
598 {
599         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
600         LIST_HEAD(valist);
601         struct vmap_area *va;
602         struct vmap_area *n_va;
603         int nr = 0;
604
605         /*
606          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
607          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
608          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
609          */
610         if (!sync && !force_flush) {
611                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
612                         return;
613         } else
614                 spin_lock(&purge_lock);
615
616         if (sync)
617                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
618
619         rcu_read_lock();
620         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
621                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
622                         if (va->va_start < *start)
623                                 *start = va->va_start;
624                         if (va->va_end > *end)
625                                 *end = va->va_end;
626                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
627                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
628                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
629                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
630                 }
631         }
632         rcu_read_unlock();
633
634         if (nr)
635                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
636
637         if (nr || force_flush)
638                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
639
640         if (nr) {
641                 spin_lock(&vmap_area_lock);
642                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
643                         __free_vmap_area(va);
644                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
645         }
646         spin_unlock(&purge_lock);
647 }
648
649 /*
650  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
651  * is already purging.
652  */
653 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
654 {
655         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
656
657         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
658 }
659
660 /*
661  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
662  */
663 static void purge_vmap_area_lazy(void)
664 {
665         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
666
667         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
668 }
669
670 /*
671  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
672  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
673  * previously.
674  */
675 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
676 {
677         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
678         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
679         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
680                 try_purge_vmap_area_lazy();
681 }
682
683 /*
684  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
685  * called for the correct range previously.
686  */
687 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
688 {
689         unmap_vmap_area(va);
690         free_vmap_area_noflush(va);
691 }
692
693 /*
694  * Free and unmap a vmap area
695  */
696 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
697 {
698         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
699         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
700 }
701
702 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
703 {
704         struct vmap_area *va;
705
706         spin_lock(&vmap_area_lock);
707         va = __find_vmap_area(addr);
708         spin_unlock(&vmap_area_lock);
709
710         return va;
711 }
712
713 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
714 {
715         struct vmap_area *va;
716
717         va = find_vmap_area(addr);
718         BUG_ON(!va);
719         free_unmap_vmap_area(va);
720 }
721
722
723 /*** Per cpu kva allocator ***/
724
725 /*
726  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
727  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
728  */
729 /*
730  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
731  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
732  * instead (we just need a rough idea)
733  */
734 #if BITS_PER_LONG == 32
735 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
736 #else
737 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
738 #endif
739
740 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
741 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
742 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
743 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
744 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
745 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
746 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
747                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
748                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
749                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
750
751 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
752
753 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
754
755 struct vmap_block_queue {
756         spinlock_t lock;
757         struct list_head free;
758 };
759
760 struct vmap_block {
761         spinlock_t lock;
762         struct vmap_area *va;
763         unsigned long free, dirty;
764         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
765         struct list_head free_list;
766         struct rcu_head rcu_head;
767         struct list_head purge;
768 };
769
770 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
771 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
772
773 /*
774  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
775  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
776  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
777  */
778 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
779 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
780
781 /*
782  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
783  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
784  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
785  * big problem.
786  */
787
788 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
789 {
790         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
791         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
792         return addr;
793 }
794
795 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
796 {
797         struct vmap_block_queue *vbq;
798         struct vmap_block *vb;
799         struct vmap_area *va;
800         unsigned long vb_idx;
801         int node, err;
802
803         node = numa_node_id();
804
805         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
806                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
807         if (unlikely(!vb))
808                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
809
810         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
811                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
812                                         node, gfp_mask);
813         if (IS_ERR(va)) {
814                 kfree(vb);
815                 return ERR_CAST(va);
816         }
817
818         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
819         if (unlikely(err)) {
820                 kfree(vb);
821                 free_vmap_area(va);
822                 return ERR_PTR(err);
823         }
824
825         spin_lock_init(&vb->lock);
826         vb->va = va;
827         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
828         vb->dirty = 0;
829         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
830         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
831
832         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
833         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
834         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
835         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
836         BUG_ON(err);
837         radix_tree_preload_end();
838
839         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
840         spin_lock(&vbq->lock);
841         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
842         spin_unlock(&vbq->lock);
843         put_cpu_var(vmap_block_queue);
844
845         return vb;
846 }
847
848 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
849 {
850         struct vmap_block *tmp;
851         unsigned long vb_idx;
852
853         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
854         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
855         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
856         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
857         BUG_ON(tmp != vb);
858
859         free_vmap_area_noflush(vb->va);
860         kfree_rcu(vb, rcu_head);
861 }
862
863 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
864 {
865         LIST_HEAD(purge);
866         struct vmap_block *vb;
867         struct vmap_block *n_vb;
868         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
869
870         rcu_read_lock();
871         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
872
873                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
874                         continue;
875
876                 spin_lock(&vb->lock);
877                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
878                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
879                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
880                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
881                         spin_lock(&vbq->lock);
882                         list_del_rcu(&vb->free_list);
883                         spin_unlock(&vbq->lock);
884                         spin_unlock(&vb->lock);
885                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
886                 } else
887                         spin_unlock(&vb->lock);
888         }
889         rcu_read_unlock();
890
891         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
892                 list_del(&vb->purge);
893                 free_vmap_block(vb);
894         }
895 }
896
897 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
898 {
899         int cpu;
900
901         for_each_possible_cpu(cpu)
902                 purge_fragmented_blocks(cpu);
903 }
904
905 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
906 {
907         struct vmap_block_queue *vbq;
908         struct vmap_block *vb;
909         unsigned long addr = 0;
910         unsigned int order;
911
912         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
913         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
914         if (WARN_ON(size == 0)) {
915                 /*
916                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
917                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
918                  * early.
919                  */
920                 return NULL;
921         }
922         order = get_order(size);
923
924 again:
925         rcu_read_lock();
926         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
927         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
928                 int i;
929
930                 spin_lock(&vb->lock);
931                 if (vb->free < 1UL << order)
932                         goto next;
933
934                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
935                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
936                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
937                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
938                 vb->free -= 1UL << order;
939                 if (vb->free == 0) {
940                         spin_lock(&vbq->lock);
941                         list_del_rcu(&vb->free_list);
942                         spin_unlock(&vbq->lock);
943                 }
944                 spin_unlock(&vb->lock);
945                 break;
946 next:
947                 spin_unlock(&vb->lock);
948         }
949
950         put_cpu_var(vmap_block_queue);
951         rcu_read_unlock();
952
953         if (!addr) {
954                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
955                 if (IS_ERR(vb))
956                         return vb;
957                 goto again;
958         }
959
960         return (void *)addr;
961 }
962
963 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
964 {
965         unsigned long offset;
966         unsigned long vb_idx;
967         unsigned int order;
968         struct vmap_block *vb;
969
970         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
971         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
972
973         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
974
975         order = get_order(size);
976
977         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
978
979         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
980         rcu_read_lock();
981         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
982         rcu_read_unlock();
983         BUG_ON(!vb);
984
985         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
986
987         spin_lock(&vb->lock);
988         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
989
990         vb->dirty += 1UL << order;
991         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
992                 BUG_ON(vb->free);
993                 spin_unlock(&vb->lock);
994                 free_vmap_block(vb);
995         } else
996                 spin_unlock(&vb->lock);
997 }
998
999 /**
1000  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1001  *
1002  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1003  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1004  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1005  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1006  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1007  *
1008  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1009  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1010  * from the vmap layer.
1011  */
1012 void vm_unmap_aliases(void)
1013 {
1014         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1015         int cpu;
1016         int flush = 0;
1017
1018         if (unlikely(!vmap_initialized))
1019                 return;
1020
1021         for_each_possible_cpu(cpu) {
1022                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1023                 struct vmap_block *vb;
1024
1025                 rcu_read_lock();
1026                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1027                         int i, j;
1028
1029                         spin_lock(&vb->lock);
1030                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1031                         if (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1032                                 unsigned long s, e;
1033
1034                                 j = find_last_bit(vb->dirty_map,
1035                                                         VMAP_BBMAP_BITS);
1036                                 j = j + 1; /* need exclusive index */
1037
1038                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1039                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1040                                 flush = 1;
1041
1042                                 if (s < start)
1043                                         start = s;
1044                                 if (e > end)
1045                                         end = e;
1046                         }
1047                         spin_unlock(&vb->lock);
1048                 }
1049                 rcu_read_unlock();
1050         }
1051
1052         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1055
1056 /**
1057  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1058  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1059  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1060  */
1061 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1062 {
1063         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1064         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1065
1066         BUG_ON(!addr);
1067         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1068         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1069         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1070
1071         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1072         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1073
1074         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1075                 vb_free(mem, size);
1076         else
1077                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1080
1081 /**
1082  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1083  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1084  * @count: number of pages
1085  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1086  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1087  *
1088  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1089  */
1090 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1091 {
1092         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1093         unsigned long addr;
1094         void *mem;
1095
1096         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1097                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1098                 if (IS_ERR(mem))
1099                         return NULL;
1100                 addr = (unsigned long)mem;
1101         } else {
1102                 struct vmap_area *va;
1103                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1104                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1105                 if (IS_ERR(va))
1106                         return NULL;
1107
1108                 addr = va->va_start;
1109                 mem = (void *)addr;
1110         }
1111         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1112                 vm_unmap_ram(mem, count);
1113                 return NULL;
1114         }
1115         return mem;
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1118
1119 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1120 /**
1121  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1122  * @vm: vm_struct to add
1123  *
1124  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1125  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1126  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1127  *
1128  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1129  */
1130 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1131 {
1132         struct vm_struct *tmp, **p;
1133
1134         BUG_ON(vmap_initialized);
1135         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1136                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1137                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1138                         break;
1139                 } else
1140                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1141         }
1142         vm->next = *p;
1143         *p = vm;
1144 }
1145
1146 /**
1147  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1148  * @vm: vm_struct to register
1149  * @align: requested alignment
1150  *
1151  * This function is used to register kernel vm area before
1152  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1153  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1154  * vm->addr contains the allocated address.
1155  *
1156  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1157  */
1158 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1159 {
1160         static size_t vm_init_off __initdata;
1161         unsigned long addr;
1162
1163         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1164         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1165
1166         vm->addr = (void *)addr;
1167
1168         vm_area_add_early(vm);
1169 }
1170
1171 void __init vmalloc_init(void)
1172 {
1173         struct vmap_area *va;
1174         struct vm_struct *tmp;
1175         int i;
1176
1177         for_each_possible_cpu(i) {
1178                 struct vmap_block_queue *vbq;
1179                 struct vfree_deferred *p;
1180
1181                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1182                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1183                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1184                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1185                 init_llist_head(&p->list);
1186                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1187         }
1188
1189         /* Import existing vmlist entries. */
1190         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1191                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1192                 va->flags = VM_VM_AREA;
1193                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1194                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1195                 va->vm = tmp;
1196                 __insert_vmap_area(va);
1197         }
1198
1199         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1200
1201         vmap_initialized = true;
1202 }
1203
1204 /**
1205  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1206  * @addr: start of the VM area to map
1207  * @size: size of the VM area to map
1208  * @prot: page protection flags to use
1209  * @pages: pages to map
1210  *
1211  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1212  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1213  * friends.
1214  *
1215  * NOTE:
1216  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1217  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1218  * before calling this function.
1219  *
1220  * RETURNS:
1221  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1222  */
1223 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1224                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1225 {
1226         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1227 }
1228
1229 /**
1230  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1231  * @addr: start of the VM area to unmap
1232  * @size: size of the VM area to unmap
1233  *
1234  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1235  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1236  * friends.
1237  *
1238  * NOTE:
1239  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1240  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1241  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1242  */
1243 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1244 {
1245         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1248
1249 /**
1250  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1251  * @addr: start of the VM area to unmap
1252  * @size: size of the VM area to unmap
1253  *
1254  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1255  * the unmapping and tlb after.
1256  */
1257 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1258 {
1259         unsigned long end = addr + size;
1260
1261         flush_cache_vunmap(addr, end);
1262         vunmap_page_range(addr, end);
1263         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1264 }
1265
1266 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1267 {
1268         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1269         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1270         int err;
1271
1272         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1273         if (err > 0) {
1274                 *pages += err;
1275                 err = 0;
1276         }
1277
1278         return err;
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1281
1282 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1283                               unsigned long flags, const void *caller)
1284 {
1285         spin_lock(&vmap_area_lock);
1286         vm->flags = flags;
1287         vm->addr = (void *)va->va_start;
1288         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1289         vm->caller = caller;
1290         va->vm = vm;
1291         va->flags |= VM_VM_AREA;
1292         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1293 }
1294
1295 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1296 {
1297         /*
1298          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1299          * we should make sure that vm has proper values.
1300          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1301          */
1302         smp_wmb();
1303         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1304 }
1305
1306 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1307                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1308                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1309 {
1310         struct vmap_area *va;
1311         struct vm_struct *area;
1312
1313         BUG_ON(in_interrupt());
1314         if (flags & VM_IOREMAP)
1315                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1316
1317         size = PAGE_ALIGN(size);
1318         if (unlikely(!size))
1319                 return NULL;
1320
1321         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1322         if (unlikely(!area))
1323                 return NULL;
1324
1325         /*
1326          * We always allocate a guard page.
1327          */
1328         size += PAGE_SIZE;
1329
1330         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1331         if (IS_ERR(va)) {
1332                 kfree(area);
1333                 return NULL;
1334         }
1335
1336         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1337
1338         return area;
1339 }
1340
1341 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1342                                 unsigned long start, unsigned long end)
1343 {
1344         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1345                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1348
1349 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1350                                        unsigned long start, unsigned long end,
1351                                        const void *caller)
1352 {
1353         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1354                                   GFP_KERNEL, caller);
1355 }
1356
1357 /**
1358  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1359  *      @size:          size of the area
1360  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1361  *
1362  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1363  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1364  *      on success or %NULL on failure.
1365  */
1366 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1367 {
1368         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1369                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1370                                   __builtin_return_address(0));
1371 }
1372
1373 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1374                                 const void *caller)
1375 {
1376         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1377                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1378 }
1379
1380 /**
1381  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1382  *      @addr:          base address
1383  *
1384  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1385  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1386  *      pointer valid.
1387  */
1388 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1389 {
1390         struct vmap_area *va;
1391
1392         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1393         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1394                 return va->vm;
1395
1396         return NULL;
1397 }
1398
1399 /**
1400  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1401  *      @addr:          base address
1402  *
1403  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1404  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1405  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1406  */
1407 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1408 {
1409         struct vmap_area *va;
1410
1411         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1412         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1413                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1414
1415                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1416                 va->vm = NULL;
1417                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1418                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1419
1420                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1421                 free_unmap_vmap_area(va);
1422                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1423
1424                 return vm;
1425         }
1426         return NULL;
1427 }
1428
1429 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1430 {
1431         struct vm_struct *area;
1432
1433         if (!addr)
1434                 return;
1435
1436         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1437                         addr))
1438                 return;
1439
1440         area = remove_vm_area(addr);
1441         if (unlikely(!area)) {
1442                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1443                                 addr);
1444                 return;
1445         }
1446
1447         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1448         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1449
1450         if (deallocate_pages) {
1451                 int i;
1452
1453                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1454                         struct page *page = area->pages[i];
1455
1456                         BUG_ON(!page);
1457                         __free_page(page);
1458                 }
1459
1460                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1461                         vfree(area->pages);
1462                 else
1463                         kfree(area->pages);
1464         }
1465
1466         kfree(area);
1467         return;
1468 }
1469  
1470 /**
1471  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1472  *      @addr:          memory base address
1473  *
1474  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1475  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1476  *      NULL, no operation is performed.
1477  *
1478  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1479  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1480  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1481  *
1482  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1483  */
1484 void vfree(const void *addr)
1485 {
1486         BUG_ON(in_nmi());
1487
1488         kmemleak_free(addr);
1489
1490         if (!addr)
1491                 return;
1492         if (unlikely(in_interrupt())) {
1493                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1494                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1495                         schedule_work(&p->wq);
1496         } else
1497                 __vunmap(addr, 1);
1498 }
1499 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1500
1501 /**
1502  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1503  *      @addr:          memory base address
1504  *
1505  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1506  *      which was created from the page array passed to vmap().
1507  *
1508  *      Must not be called in interrupt context.
1509  */
1510 void vunmap(const void *addr)
1511 {
1512         BUG_ON(in_interrupt());
1513         might_sleep();
1514         if (addr)
1515                 __vunmap(addr, 0);
1516 }
1517 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1518
1519 /**
1520  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1521  *      @pages:         array of page pointers
1522  *      @count:         number of pages to map
1523  *      @flags:         vm_area->flags
1524  *      @prot:          page protection for the mapping
1525  *
1526  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1527  *      space.
1528  */
1529 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1530                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1531 {
1532         struct vm_struct *area;
1533
1534         might_sleep();
1535
1536         if (count > totalram_pages)
1537                 return NULL;
1538
1539         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1540                                         __builtin_return_address(0));
1541         if (!area)
1542                 return NULL;
1543
1544         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1545                 vunmap(area->addr);
1546                 return NULL;
1547         }
1548
1549         return area->addr;
1550 }
1551 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1552
1553 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1554                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1555                             int node, const void *caller);
1556 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1557                                  pgprot_t prot, int node)
1558 {
1559         const int order = 0;
1560         struct page **pages;
1561         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1562         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1563
1564         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1565         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1566
1567         area->nr_pages = nr_pages;
1568         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1569         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1570                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1571                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1572                 area->flags |= VM_VPAGES;
1573         } else {
1574                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1575         }
1576         area->pages = pages;
1577         if (!area->pages) {
1578                 remove_vm_area(area->addr);
1579                 kfree(area);
1580                 return NULL;
1581         }
1582
1583         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1584                 struct page *page;
1585                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1586
1587                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1588                         page = alloc_page(tmp_mask);
1589                 else
1590                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1591
1592                 if (unlikely(!page)) {
1593                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1594                         area->nr_pages = i;
1595                         goto fail;
1596                 }
1597                 area->pages[i] = page;
1598         }
1599
1600         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1601                 goto fail;
1602         return area->addr;
1603
1604 fail:
1605         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1606                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1607                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1608         vfree(area->addr);
1609         return NULL;
1610 }
1611
1612 /**
1613  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1614  *      @size:          allocation size
1615  *      @align:         desired alignment
1616  *      @start:         vm area range start
1617  *      @end:           vm area range end
1618  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1619  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1620  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1621  *      @caller:        caller's return address
1622  *
1623  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1624  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1625  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1626  */
1627 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1628                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1629                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1630 {
1631         struct vm_struct *area;
1632         void *addr;
1633         unsigned long real_size = size;
1634
1635         size = PAGE_ALIGN(size);
1636         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1637                 goto fail;
1638
1639         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1640                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1641         if (!area)
1642                 goto fail;
1643
1644         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1645         if (!addr)
1646                 return NULL;
1647
1648         /*
1649          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1650          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1651          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1652          */
1653         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1654
1655         /*
1656          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1657          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1658          * the vmalloc'ed block.
1659          */
1660         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1661
1662         return addr;
1663
1664 fail:
1665         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1666                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1667                           real_size);
1668         return NULL;
1669 }
1670
1671 /**
1672  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1673  *      @size:          allocation size
1674  *      @align:         desired alignment
1675  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1676  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1677  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1678  *      @caller:        caller's return address
1679  *
1680  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1681  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1682  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1683  */
1684 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1685                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1686                             int node, const void *caller)
1687 {
1688         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1689                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1690 }
1691
1692 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1693 {
1694         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1695                                 __builtin_return_address(0));
1696 }
1697 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1698
1699 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1700                                         int node, gfp_t flags)
1701 {
1702         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1703                                         node, __builtin_return_address(0));
1704 }
1705
1706 /**
1707  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1708  *      @size:          allocation size
1709  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1710  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1711  *
1712  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1713  *      use __vmalloc() instead.
1714  */
1715 void *vmalloc(unsigned long size)
1716 {
1717         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1718                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1719 }
1720 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1721
1722 /**
1723  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1724  *      @size:  allocation size
1725  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1726  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1727  *      The memory allocated is set to zero.
1728  *
1729  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1730  *      use __vmalloc() instead.
1731  */
1732 void *vzalloc(unsigned long size)
1733 {
1734         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1735                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1736 }
1737 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1738
1739 /**
1740  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1741  * @size: allocation size
1742  *
1743  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1744  * without leaking data.
1745  */
1746 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1747 {
1748         struct vm_struct *area;
1749         void *ret;
1750
1751         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1752                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1753                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1754                              __builtin_return_address(0));
1755         if (ret) {
1756                 area = find_vm_area(ret);
1757                 area->flags |= VM_USERMAP;
1758         }
1759         return ret;
1760 }
1761 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1762
1763 /**
1764  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1765  *      @size:          allocation size
1766  *      @node:          numa node
1767  *
1768  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1769  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1770  *
1771  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1772  *      use __vmalloc() instead.
1773  */
1774 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1775 {
1776         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1777                                         node, __builtin_return_address(0));
1778 }
1779 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1780
1781 /**
1782  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1783  * @size:       allocation size
1784  * @node:       numa node
1785  *
1786  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1787  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1788  * The memory allocated is set to zero.
1789  *
1790  * For tight control over page level allocator and protection flags
1791  * use __vmalloc_node() instead.
1792  */
1793 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1794 {
1795         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1796                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1797 }
1798 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1799
1800 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1801 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1802 #endif
1803
1804 /**
1805  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1806  *      @size:          allocation size
1807  *
1808  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1809  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1810  *      executable kernel virtual space.
1811  *
1812  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1813  *      use __vmalloc() instead.
1814  */
1815
1816 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1817 {
1818         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1819                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1820 }
1821
1822 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1823 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1824 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1825 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1826 #else
1827 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1828 #endif
1829
1830 /**
1831  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1832  *      @size:          allocation size
1833  *
1834  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1835  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1836  */
1837 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1838 {
1839         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1840                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1841 }
1842 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1843
1844 /**
1845  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1846  *      @size:          allocation size
1847  *
1848  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1849  * mapped to userspace without leaking data.
1850  */
1851 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1852 {
1853         struct vm_struct *area;
1854         void *ret;
1855
1856         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1857                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1858         if (ret) {
1859                 area = find_vm_area(ret);
1860                 area->flags |= VM_USERMAP;
1861         }
1862         return ret;
1863 }
1864 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1865
1866 /*
1867  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1868  * If the page is not present, fill zero.
1869  */
1870
1871 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1872 {
1873         struct page *p;
1874         int copied = 0;
1875
1876         while (count) {
1877                 unsigned long offset, length;
1878
1879                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1880                 length = PAGE_SIZE - offset;
1881                 if (length > count)
1882                         length = count;
1883                 p = vmalloc_to_page(addr);
1884                 /*
1885                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1886                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1887                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1888                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1889                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1890                  */
1891                 if (p) {
1892                         /*
1893                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1894                          * function description)
1895                          */
1896                         void *map = kmap_atomic(p);
1897                         memcpy(buf, map + offset, length);
1898                         kunmap_atomic(map);
1899                 } else
1900                         memset(buf, 0, length);
1901
1902                 addr += length;
1903                 buf += length;
1904                 copied += length;
1905                 count -= length;
1906         }
1907         return copied;
1908 }
1909
1910 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1911 {
1912         struct page *p;
1913         int copied = 0;
1914
1915         while (count) {
1916                 unsigned long offset, length;
1917
1918                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1919                 length = PAGE_SIZE - offset;
1920                 if (length > count)
1921                         length = count;
1922                 p = vmalloc_to_page(addr);
1923                 /*
1924                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1925                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1926                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1927                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1928                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1929                  */
1930                 if (p) {
1931                         /*
1932                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1933                          * function description)
1934                          */
1935                         void *map = kmap_atomic(p);
1936                         memcpy(map + offset, buf, length);
1937                         kunmap_atomic(map);
1938                 }
1939                 addr += length;
1940                 buf += length;
1941                 copied += length;
1942                 count -= length;
1943         }
1944         return copied;
1945 }
1946
1947 /**
1948  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1949  *      @buf:           buffer for reading data
1950  *      @addr:          vm address.
1951  *      @count:         number of bytes to be read.
1952  *
1953  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1954  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1955  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1956  *
1957  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1958  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1959  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1960  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1961  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1962  *
1963  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1964  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1965  *
1966  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1967  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1968  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1969  *      any informaion, as /dev/kmem.
1970  *
1971  */
1972
1973 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1974 {
1975         struct vmap_area *va;
1976         struct vm_struct *vm;
1977         char *vaddr, *buf_start = buf;
1978         unsigned long buflen = count;
1979         unsigned long n;
1980
1981         /* Don't allow overflow */
1982         if ((unsigned long) addr + count < count)
1983                 count = -(unsigned long) addr;
1984
1985         spin_lock(&vmap_area_lock);
1986         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1987                 if (!count)
1988                         break;
1989
1990                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1991                         continue;
1992
1993                 vm = va->vm;
1994                 vaddr = (char *) vm->addr;
1995                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
1996                         continue;
1997                 while (addr < vaddr) {
1998                         if (count == 0)
1999                                 goto finished;
2000                         *buf = '\0';
2001                         buf++;
2002                         addr++;
2003                         count--;
2004                 }
2005                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2006                 if (n > count)
2007                         n = count;
2008                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2009                         aligned_vread(buf, addr, n);
2010                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2011                         memset(buf, 0, n);
2012                 buf += n;
2013                 addr += n;
2014                 count -= n;
2015         }
2016 finished:
2017         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2018
2019         if (buf == buf_start)
2020                 return 0;
2021         /* zero-fill memory holes */
2022         if (buf != buf_start + buflen)
2023                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2024
2025         return buflen;
2026 }
2027
2028 /**
2029  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2030  *      @buf:           buffer for source data
2031  *      @addr:          vm address.
2032  *      @count:         number of bytes to be read.
2033  *
2034  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2035  *      (same number to @count).
2036  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2037  *      vmalloc area, returns 0.
2038  *
2039  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2040  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2041  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2042  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2043  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2044  *
2045  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2046  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2047  *
2048  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2049  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2050  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2051  *      any informaion, as /dev/kmem.
2052  */
2053
2054 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2055 {
2056         struct vmap_area *va;
2057         struct vm_struct *vm;
2058         char *vaddr;
2059         unsigned long n, buflen;
2060         int copied = 0;
2061
2062         /* Don't allow overflow */
2063         if ((unsigned long) addr + count < count)
2064                 count = -(unsigned long) addr;
2065         buflen = count;
2066
2067         spin_lock(&vmap_area_lock);
2068         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2069                 if (!count)
2070                         break;
2071
2072                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2073                         continue;
2074
2075                 vm = va->vm;
2076                 vaddr = (char *) vm->addr;
2077                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2078                         continue;
2079                 while (addr < vaddr) {
2080                         if (count == 0)
2081                                 goto finished;
2082                         buf++;
2083                         addr++;
2084                         count--;
2085                 }
2086                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2087                 if (n > count)
2088                         n = count;
2089                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2090                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2091                         copied++;
2092                 }
2093                 buf += n;
2094                 addr += n;
2095                 count -= n;
2096         }
2097 finished:
2098         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2099         if (!copied)
2100                 return 0;
2101         return buflen;
2102 }
2103
2104 /**
2105  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2106  *      @vma:           vma to cover
2107  *      @uaddr:         target user address to start at
2108  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2109  *      @size:          size of map area
2110  *
2111  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2112  *
2113  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2114  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2115  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2116  *      met.
2117  *
2118  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2119  */
2120 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2121                                 void *kaddr, unsigned long size)
2122 {
2123         struct vm_struct *area;
2124
2125         size = PAGE_ALIGN(size);
2126
2127         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2128                 return -EINVAL;
2129
2130         area = find_vm_area(kaddr);
2131         if (!area)
2132                 return -EINVAL;
2133
2134         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2135                 return -EINVAL;
2136
2137         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2138                 return -EINVAL;
2139
2140         do {
2141                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2142                 int ret;
2143
2144                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2145                 if (ret)
2146                         return ret;
2147
2148                 uaddr += PAGE_SIZE;
2149                 kaddr += PAGE_SIZE;
2150                 size -= PAGE_SIZE;
2151         } while (size > 0);
2152
2153         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2154
2155         return 0;
2156 }
2157 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2158
2159 /**
2160  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2161  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2162  *      @addr:          vmalloc memory
2163  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2164  *
2165  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2166  *
2167  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2168  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2169  *      that criteria isn't met.
2170  *
2171  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2172  */
2173 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2174                                                 unsigned long pgoff)
2175 {
2176         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2177                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2178                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2179 }
2180 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2181
2182 /*
2183  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2184  * have one.
2185  */
2186 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2187 {
2188 }
2189
2190
2191 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2192 {
2193         pte_t ***p = data;
2194
2195         if (p) {
2196                 *(*p) = pte;
2197                 (*p)++;
2198         }
2199         return 0;
2200 }
2201
2202 /**
2203  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2204  *      @size:          size of the area
2205  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2206  *
2207  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2208  *
2209  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2210  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2211  *      are created.
2212  *
2213  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2214  *      allocated for the VM area are returned.
2215  */
2216 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2217 {
2218         struct vm_struct *area;
2219
2220         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2221                                 __builtin_return_address(0));
2222         if (area == NULL)
2223                 return NULL;
2224
2225         /*
2226          * This ensures that page tables are constructed for this region
2227          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2228          */
2229         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2230                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2231                 free_vm_area(area);
2232                 return NULL;
2233         }
2234
2235         return area;
2236 }
2237 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2238
2239 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2240 {
2241         struct vm_struct *ret;
2242         ret = remove_vm_area(area->addr);
2243         BUG_ON(ret != area);
2244         kfree(area);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2247
2248 #ifdef CONFIG_SMP
2249 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2250 {
2251         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2252 }
2253
2254 /**
2255  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2256  * @end: target address
2257  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2258  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2259  *
2260  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2261  *          %false if no vmap_area exists
2262  *
2263  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2264  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2265  */
2266 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2267                                struct vmap_area **pnext,
2268                                struct vmap_area **pprev)
2269 {
2270         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2271         struct vmap_area *va = NULL;
2272
2273         while (n) {
2274                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2275                 if (end < va->va_end)
2276                         n = n->rb_left;
2277                 else if (end > va->va_end)
2278                         n = n->rb_right;
2279                 else
2280                         break;
2281         }
2282
2283         if (!va)
2284                 return false;
2285
2286         if (va->va_end > end) {
2287                 *pnext = va;
2288                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2289         } else {
2290                 *pprev = va;
2291                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2292         }
2293         return true;
2294 }
2295
2296 /**
2297  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2298  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2299  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2300  * @align: alignment
2301  *
2302  * Returns: determined end address
2303  *
2304  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2305  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2306  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2307  *
2308  * Please note that the address returned by this function may fall
2309  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2310  * that.
2311  */
2312 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2313                                        struct vmap_area **pprev,
2314                                        unsigned long align)
2315 {
2316         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2317         unsigned long addr;
2318
2319         if (*pnext)
2320                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2321         else
2322                 addr = vmalloc_end;
2323
2324         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2325                 *pnext = *pprev;
2326                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2327         }
2328
2329         return addr;
2330 }
2331
2332 /**
2333  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2334  * @offsets: array containing offset of each area
2335  * @sizes: array containing size of each area
2336  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2337  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2338  *
2339  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2340  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2341  *
2342  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2343  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2344  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2345  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2346  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2347  * areas are allocated from top.
2348  *
2349  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2350  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2351  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2352  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2353  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2354  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2355  */
2356 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2357                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2358                                      size_t align)
2359 {
2360         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2361         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2362         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2363         struct vm_struct **vms;
2364         int area, area2, last_area, term_area;
2365         unsigned long base, start, end, last_end;
2366         bool purged = false;
2367
2368         /* verify parameters and allocate data structures */
2369         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2370         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2371                 start = offsets[area];
2372                 end = start + sizes[area];
2373
2374                 /* is everything aligned properly? */
2375                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2376                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2377
2378                 /* detect the area with the highest address */
2379                 if (start > offsets[last_area])
2380                         last_area = area;
2381
2382                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2383                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2384                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2385
2386                         if (area2 == area)
2387                                 continue;
2388
2389                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2390                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2391                 }
2392         }
2393         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2394
2395         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2396                 WARN_ON(true);
2397                 return NULL;
2398         }
2399
2400         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2401         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2402         if (!vas || !vms)
2403                 goto err_free2;
2404
2405         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2406                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2407                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2408                 if (!vas[area] || !vms[area])
2409                         goto err_free;
2410         }
2411 retry:
2412         spin_lock(&vmap_area_lock);
2413
2414         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2415         area = term_area = last_area;
2416         start = offsets[area];
2417         end = start + sizes[area];
2418
2419         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2420                 base = vmalloc_end - last_end;
2421                 goto found;
2422         }
2423         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2424
2425         while (true) {
2426                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2427                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2428
2429                 /*
2430                  * base might have underflowed, add last_end before
2431                  * comparing.
2432                  */
2433                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2434                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2435                         if (!purged) {
2436                                 purge_vmap_area_lazy();
2437                                 purged = true;
2438                                 goto retry;
2439                         }
2440                         goto err_free;
2441                 }
2442
2443                 /*
2444                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2445                  * right below next and then recheck.
2446                  */
2447                 if (next && next->va_start < base + end) {
2448                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2449                         term_area = area;
2450                         continue;
2451                 }
2452
2453                 /*
2454                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2455                  * base so that it's right below new next and then
2456                  * recheck.
2457                  */
2458                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2459                         next = prev;
2460                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2461                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2462                         term_area = area;
2463                         continue;
2464                 }
2465
2466                 /*
2467                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2468                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2469                  */
2470                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2471                 if (area == term_area)
2472                         break;
2473                 start = offsets[area];
2474                 end = start + sizes[area];
2475                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2476         }
2477 found:
2478         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2479         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2480                 struct vmap_area *va = vas[area];
2481
2482                 va->va_start = base + offsets[area];
2483                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2484                 __insert_vmap_area(va);
2485         }
2486
2487         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2488
2489         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2490
2491         /* insert all vm's */
2492         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2493                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2494                                  pcpu_get_vm_areas);
2495
2496         kfree(vas);
2497         return vms;
2498
2499 err_free:
2500         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2501                 kfree(vas[area]);
2502                 kfree(vms[area]);
2503         }
2504 err_free2:
2505         kfree(vas);
2506         kfree(vms);
2507         return NULL;
2508 }
2509
2510 /**
2511  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2512  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2513  * @nr_vms: the number of allocated areas
2514  *
2515  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2516  */
2517 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2518 {
2519         int i;
2520
2521         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2522                 free_vm_area(vms[i]);
2523         kfree(vms);
2524 }
2525 #endif  /* CONFIG_SMP */
2526
2527 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2528 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2529         __acquires(&vmap_area_lock)
2530 {
2531         loff_t n = *pos;
2532         struct vmap_area *va;
2533
2534         spin_lock(&vmap_area_lock);
2535         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2536         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2537                 n--;
2538                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2539         }
2540         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2541                 return va;
2542
2543         return NULL;
2544
2545 }
2546
2547 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2548 {
2549         struct vmap_area *va = p, *next;
2550
2551         ++*pos;
2552         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2553         if (&next->list != &vmap_area_list)
2554                 return next;
2555
2556         return NULL;
2557 }
2558
2559 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2560         __releases(&vmap_area_lock)
2561 {
2562         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2563 }
2564
2565 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2566 {
2567         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2568                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2569
2570                 if (!counters)
2571                         return;
2572
2573                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2574                 smp_rmb();
2575                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2576                         return;
2577
2578                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2579
2580                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2581                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2582
2583                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2584                         if (counters[nr])
2585                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2586         }
2587 }
2588
2589 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2590 {
2591         struct vmap_area *va = p;
2592         struct vm_struct *v;
2593
2594         /*
2595          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2596          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2597          */
2598         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2599                 return 0;
2600
2601         v = va->vm;
2602
2603         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2604                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2605
2606         if (v->caller)
2607                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2608
2609         if (v->nr_pages)
2610                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2611
2612         if (v->phys_addr)
2613                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2614
2615         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2616                 seq_printf(m, " ioremap");
2617
2618         if (v->flags & VM_ALLOC)
2619                 seq_printf(m, " vmalloc");
2620
2621         if (v->flags & VM_MAP)
2622                 seq_printf(m, " vmap");
2623
2624         if (v->flags & VM_USERMAP)
2625                 seq_printf(m, " user");
2626
2627         if (v->flags & VM_VPAGES)
2628                 seq_printf(m, " vpages");
2629
2630         show_numa_info(m, v);
2631         seq_putc(m, '\n');
2632         return 0;
2633 }
2634
2635 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2636         .start = s_start,
2637         .next = s_next,
2638         .stop = s_stop,
2639         .show = s_show,
2640 };
2641
2642 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2643 {
2644         unsigned int *ptr = NULL;
2645         int ret;
2646
2647         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2648                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2649                 if (ptr == NULL)
2650                         return -ENOMEM;
2651         }
2652         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2653         if (!ret) {
2654                 struct seq_file *m = file->private_data;
2655                 m->private = ptr;
2656         } else
2657                 kfree(ptr);
2658         return ret;
2659 }
2660
2661 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2662         .open           = vmalloc_open,
2663         .read           = seq_read,
2664         .llseek         = seq_lseek,
2665         .release        = seq_release_private,
2666 };
2667
2668 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2669 {
2670         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2671         return 0;
2672 }
2673 module_init(proc_vmalloc_init);
2674
2675 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2676 {
2677         struct vmap_area *va;
2678         unsigned long free_area_size;
2679         unsigned long prev_end;
2680
2681         vmi->used = 0;
2682         vmi->largest_chunk = 0;
2683
2684         prev_end = VMALLOC_START;
2685
2686         spin_lock(&vmap_area_lock);
2687
2688         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2689                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2690                 goto out;
2691         }
2692
2693         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2694                 unsigned long addr = va->va_start;
2695
2696                 /*
2697                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2698                  */
2699                 if (addr < VMALLOC_START)
2700                         continue;
2701                 if (addr >= VMALLOC_END)
2702                         break;
2703
2704                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2705                         continue;
2706
2707                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2708
2709                 free_area_size = addr - prev_end;
2710                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2711                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2712
2713                 prev_end = va->va_end;
2714         }
2715
2716         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2717                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2718
2719 out:
2720         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2721 }
2722 #endif
2723