metag, perf: Use common PMU interrupt disabled code
[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  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1089  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1090  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1091  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1092  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1093  *
1094  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1095  */
1096 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1097 {
1098         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1099         unsigned long addr;
1100         void *mem;
1101
1102         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1103                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1104                 if (IS_ERR(mem))
1105                         return NULL;
1106                 addr = (unsigned long)mem;
1107         } else {
1108                 struct vmap_area *va;
1109                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1110                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1111                 if (IS_ERR(va))
1112                         return NULL;
1113
1114                 addr = va->va_start;
1115                 mem = (void *)addr;
1116         }
1117         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1118                 vm_unmap_ram(mem, count);
1119                 return NULL;
1120         }
1121         return mem;
1122 }
1123 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1124
1125 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1126 /**
1127  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1128  * @vm: vm_struct to add
1129  *
1130  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1131  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1132  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1133  *
1134  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1135  */
1136 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1137 {
1138         struct vm_struct *tmp, **p;
1139
1140         BUG_ON(vmap_initialized);
1141         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1142                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1143                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1144                         break;
1145                 } else
1146                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1147         }
1148         vm->next = *p;
1149         *p = vm;
1150 }
1151
1152 /**
1153  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1154  * @vm: vm_struct to register
1155  * @align: requested alignment
1156  *
1157  * This function is used to register kernel vm area before
1158  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1159  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1160  * vm->addr contains the allocated address.
1161  *
1162  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1163  */
1164 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1165 {
1166         static size_t vm_init_off __initdata;
1167         unsigned long addr;
1168
1169         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1170         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1171
1172         vm->addr = (void *)addr;
1173
1174         vm_area_add_early(vm);
1175 }
1176
1177 void __init vmalloc_init(void)
1178 {
1179         struct vmap_area *va;
1180         struct vm_struct *tmp;
1181         int i;
1182
1183         for_each_possible_cpu(i) {
1184                 struct vmap_block_queue *vbq;
1185                 struct vfree_deferred *p;
1186
1187                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1188                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1189                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1190                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1191                 init_llist_head(&p->list);
1192                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1193         }
1194
1195         /* Import existing vmlist entries. */
1196         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1197                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1198                 va->flags = VM_VM_AREA;
1199                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1200                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1201                 va->vm = tmp;
1202                 __insert_vmap_area(va);
1203         }
1204
1205         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1206
1207         vmap_initialized = true;
1208 }
1209
1210 /**
1211  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1212  * @addr: start of the VM area to map
1213  * @size: size of the VM area to map
1214  * @prot: page protection flags to use
1215  * @pages: pages to map
1216  *
1217  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1218  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1219  * friends.
1220  *
1221  * NOTE:
1222  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1223  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1224  * before calling this function.
1225  *
1226  * RETURNS:
1227  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1228  */
1229 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1230                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1231 {
1232         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1233 }
1234
1235 /**
1236  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1237  * @addr: start of the VM area to unmap
1238  * @size: size of the VM area to unmap
1239  *
1240  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1241  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1242  * friends.
1243  *
1244  * NOTE:
1245  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1246  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1247  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1248  */
1249 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1250 {
1251         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1252 }
1253 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1254
1255 /**
1256  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1257  * @addr: start of the VM area to unmap
1258  * @size: size of the VM area to unmap
1259  *
1260  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1261  * the unmapping and tlb after.
1262  */
1263 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1264 {
1265         unsigned long end = addr + size;
1266
1267         flush_cache_vunmap(addr, end);
1268         vunmap_page_range(addr, end);
1269         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1272
1273 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1274 {
1275         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1276         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1277         int err;
1278
1279         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1280         if (err > 0) {
1281                 *pages += err;
1282                 err = 0;
1283         }
1284
1285         return err;
1286 }
1287 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1288
1289 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1290                               unsigned long flags, const void *caller)
1291 {
1292         spin_lock(&vmap_area_lock);
1293         vm->flags = flags;
1294         vm->addr = (void *)va->va_start;
1295         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1296         vm->caller = caller;
1297         va->vm = vm;
1298         va->flags |= VM_VM_AREA;
1299         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1300 }
1301
1302 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1303 {
1304         /*
1305          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1306          * we should make sure that vm has proper values.
1307          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1308          */
1309         smp_wmb();
1310         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1311 }
1312
1313 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1314                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1315                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1316 {
1317         struct vmap_area *va;
1318         struct vm_struct *area;
1319
1320         BUG_ON(in_interrupt());
1321         if (flags & VM_IOREMAP)
1322                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1323
1324         size = PAGE_ALIGN(size);
1325         if (unlikely(!size))
1326                 return NULL;
1327
1328         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1329         if (unlikely(!area))
1330                 return NULL;
1331
1332         /*
1333          * We always allocate a guard page.
1334          */
1335         size += PAGE_SIZE;
1336
1337         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1338         if (IS_ERR(va)) {
1339                 kfree(area);
1340                 return NULL;
1341         }
1342
1343         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1344
1345         return area;
1346 }
1347
1348 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1349                                 unsigned long start, unsigned long end)
1350 {
1351         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1352                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1353 }
1354 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1355
1356 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1357                                        unsigned long start, unsigned long end,
1358                                        const void *caller)
1359 {
1360         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1361                                   GFP_KERNEL, caller);
1362 }
1363
1364 /**
1365  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1366  *      @size:          size of the area
1367  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1368  *
1369  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1370  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1371  *      on success or %NULL on failure.
1372  */
1373 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1374 {
1375         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1376                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1377                                   __builtin_return_address(0));
1378 }
1379
1380 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1381                                 const void *caller)
1382 {
1383         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1384                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1385 }
1386
1387 /**
1388  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1389  *      @addr:          base address
1390  *
1391  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1392  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1393  *      pointer valid.
1394  */
1395 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1396 {
1397         struct vmap_area *va;
1398
1399         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1400         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1401                 return va->vm;
1402
1403         return NULL;
1404 }
1405
1406 /**
1407  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1408  *      @addr:          base address
1409  *
1410  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1411  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1412  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1413  */
1414 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1415 {
1416         struct vmap_area *va;
1417
1418         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1419         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1420                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1421
1422                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1423                 va->vm = NULL;
1424                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1425                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1426
1427                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1428                 free_unmap_vmap_area(va);
1429                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1430
1431                 return vm;
1432         }
1433         return NULL;
1434 }
1435
1436 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1437 {
1438         struct vm_struct *area;
1439
1440         if (!addr)
1441                 return;
1442
1443         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1444                         addr))
1445                 return;
1446
1447         area = remove_vm_area(addr);
1448         if (unlikely(!area)) {
1449                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1450                                 addr);
1451                 return;
1452         }
1453
1454         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1455         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1456
1457         if (deallocate_pages) {
1458                 int i;
1459
1460                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1461                         struct page *page = area->pages[i];
1462
1463                         BUG_ON(!page);
1464                         __free_page(page);
1465                 }
1466
1467                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1468                         vfree(area->pages);
1469                 else
1470                         kfree(area->pages);
1471         }
1472
1473         kfree(area);
1474         return;
1475 }
1476  
1477 /**
1478  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1479  *      @addr:          memory base address
1480  *
1481  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1482  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1483  *      NULL, no operation is performed.
1484  *
1485  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1486  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1487  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1488  *
1489  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1490  */
1491 void vfree(const void *addr)
1492 {
1493         BUG_ON(in_nmi());
1494
1495         kmemleak_free(addr);
1496
1497         if (!addr)
1498                 return;
1499         if (unlikely(in_interrupt())) {
1500                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1501                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1502                         schedule_work(&p->wq);
1503         } else
1504                 __vunmap(addr, 1);
1505 }
1506 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1507
1508 /**
1509  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1510  *      @addr:          memory base address
1511  *
1512  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1513  *      which was created from the page array passed to vmap().
1514  *
1515  *      Must not be called in interrupt context.
1516  */
1517 void vunmap(const void *addr)
1518 {
1519         BUG_ON(in_interrupt());
1520         might_sleep();
1521         if (addr)
1522                 __vunmap(addr, 0);
1523 }
1524 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1525
1526 /**
1527  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1528  *      @pages:         array of page pointers
1529  *      @count:         number of pages to map
1530  *      @flags:         vm_area->flags
1531  *      @prot:          page protection for the mapping
1532  *
1533  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1534  *      space.
1535  */
1536 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1537                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1538 {
1539         struct vm_struct *area;
1540
1541         might_sleep();
1542
1543         if (count > totalram_pages)
1544                 return NULL;
1545
1546         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1547                                         __builtin_return_address(0));
1548         if (!area)
1549                 return NULL;
1550
1551         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1552                 vunmap(area->addr);
1553                 return NULL;
1554         }
1555
1556         return area->addr;
1557 }
1558 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1559
1560 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1561                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1562                             int node, const void *caller);
1563 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1564                                  pgprot_t prot, int node)
1565 {
1566         const int order = 0;
1567         struct page **pages;
1568         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1569         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1570
1571         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1572         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1573
1574         area->nr_pages = nr_pages;
1575         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1576         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1577                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1578                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1579                 area->flags |= VM_VPAGES;
1580         } else {
1581                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1582         }
1583         area->pages = pages;
1584         if (!area->pages) {
1585                 remove_vm_area(area->addr);
1586                 kfree(area);
1587                 return NULL;
1588         }
1589
1590         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1591                 struct page *page;
1592                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1593
1594                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1595                         page = alloc_page(tmp_mask);
1596                 else
1597                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1598
1599                 if (unlikely(!page)) {
1600                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1601                         area->nr_pages = i;
1602                         goto fail;
1603                 }
1604                 area->pages[i] = page;
1605         }
1606
1607         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1608                 goto fail;
1609         return area->addr;
1610
1611 fail:
1612         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1613                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1614                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1615         vfree(area->addr);
1616         return NULL;
1617 }
1618
1619 /**
1620  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1621  *      @size:          allocation size
1622  *      @align:         desired alignment
1623  *      @start:         vm area range start
1624  *      @end:           vm area range end
1625  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1626  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1627  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1628  *      @caller:        caller's return address
1629  *
1630  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1631  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1632  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1633  */
1634 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1635                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1636                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1637 {
1638         struct vm_struct *area;
1639         void *addr;
1640         unsigned long real_size = size;
1641
1642         size = PAGE_ALIGN(size);
1643         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1644                 goto fail;
1645
1646         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1647                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1648         if (!area)
1649                 goto fail;
1650
1651         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1652         if (!addr)
1653                 return NULL;
1654
1655         /*
1656          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1657          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1658          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1659          */
1660         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1661
1662         /*
1663          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1664          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1665          * the vmalloc'ed block.
1666          */
1667         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1668
1669         return addr;
1670
1671 fail:
1672         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1673                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1674                           real_size);
1675         return NULL;
1676 }
1677
1678 /**
1679  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1680  *      @size:          allocation size
1681  *      @align:         desired alignment
1682  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1683  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1684  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1685  *      @caller:        caller's return address
1686  *
1687  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1688  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1689  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1690  */
1691 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1692                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1693                             int node, const void *caller)
1694 {
1695         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1696                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1697 }
1698
1699 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1700 {
1701         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1702                                 __builtin_return_address(0));
1703 }
1704 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1705
1706 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1707                                         int node, gfp_t flags)
1708 {
1709         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1710                                         node, __builtin_return_address(0));
1711 }
1712
1713 /**
1714  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1715  *      @size:          allocation size
1716  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1717  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1718  *
1719  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1720  *      use __vmalloc() instead.
1721  */
1722 void *vmalloc(unsigned long size)
1723 {
1724         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1725                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1726 }
1727 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1728
1729 /**
1730  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1731  *      @size:  allocation size
1732  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1733  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1734  *      The memory allocated is set to zero.
1735  *
1736  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1737  *      use __vmalloc() instead.
1738  */
1739 void *vzalloc(unsigned long size)
1740 {
1741         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1742                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1743 }
1744 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1745
1746 /**
1747  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1748  * @size: allocation size
1749  *
1750  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1751  * without leaking data.
1752  */
1753 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1754 {
1755         struct vm_struct *area;
1756         void *ret;
1757
1758         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1759                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1760                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1761                              __builtin_return_address(0));
1762         if (ret) {
1763                 area = find_vm_area(ret);
1764                 area->flags |= VM_USERMAP;
1765         }
1766         return ret;
1767 }
1768 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1769
1770 /**
1771  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1772  *      @size:          allocation size
1773  *      @node:          numa node
1774  *
1775  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1776  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1777  *
1778  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1779  *      use __vmalloc() instead.
1780  */
1781 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1782 {
1783         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1784                                         node, __builtin_return_address(0));
1785 }
1786 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1787
1788 /**
1789  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1790  * @size:       allocation size
1791  * @node:       numa node
1792  *
1793  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1794  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1795  * The memory allocated is set to zero.
1796  *
1797  * For tight control over page level allocator and protection flags
1798  * use __vmalloc_node() instead.
1799  */
1800 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1801 {
1802         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1803                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1806
1807 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1808 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1809 #endif
1810
1811 /**
1812  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1813  *      @size:          allocation size
1814  *
1815  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1816  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1817  *      executable kernel virtual space.
1818  *
1819  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1820  *      use __vmalloc() instead.
1821  */
1822
1823 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1824 {
1825         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1826                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1827 }
1828
1829 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1830 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1831 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1832 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1833 #else
1834 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1835 #endif
1836
1837 /**
1838  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1839  *      @size:          allocation size
1840  *
1841  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1842  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1843  */
1844 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1845 {
1846         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1847                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1848 }
1849 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1850
1851 /**
1852  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1853  *      @size:          allocation size
1854  *
1855  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1856  * mapped to userspace without leaking data.
1857  */
1858 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1859 {
1860         struct vm_struct *area;
1861         void *ret;
1862
1863         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1864                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1865         if (ret) {
1866                 area = find_vm_area(ret);
1867                 area->flags |= VM_USERMAP;
1868         }
1869         return ret;
1870 }
1871 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1872
1873 /*
1874  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1875  * If the page is not present, fill zero.
1876  */
1877
1878 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1879 {
1880         struct page *p;
1881         int copied = 0;
1882
1883         while (count) {
1884                 unsigned long offset, length;
1885
1886                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1887                 length = PAGE_SIZE - offset;
1888                 if (length > count)
1889                         length = count;
1890                 p = vmalloc_to_page(addr);
1891                 /*
1892                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1893                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1894                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1895                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1896                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1897                  */
1898                 if (p) {
1899                         /*
1900                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1901                          * function description)
1902                          */
1903                         void *map = kmap_atomic(p);
1904                         memcpy(buf, map + offset, length);
1905                         kunmap_atomic(map);
1906                 } else
1907                         memset(buf, 0, length);
1908
1909                 addr += length;
1910                 buf += length;
1911                 copied += length;
1912                 count -= length;
1913         }
1914         return copied;
1915 }
1916
1917 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1918 {
1919         struct page *p;
1920         int copied = 0;
1921
1922         while (count) {
1923                 unsigned long offset, length;
1924
1925                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1926                 length = PAGE_SIZE - offset;
1927                 if (length > count)
1928                         length = count;
1929                 p = vmalloc_to_page(addr);
1930                 /*
1931                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1932                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1933                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1934                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1935                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1936                  */
1937                 if (p) {
1938                         /*
1939                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1940                          * function description)
1941                          */
1942                         void *map = kmap_atomic(p);
1943                         memcpy(map + offset, buf, length);
1944                         kunmap_atomic(map);
1945                 }
1946                 addr += length;
1947                 buf += length;
1948                 copied += length;
1949                 count -= length;
1950         }
1951         return copied;
1952 }
1953
1954 /**
1955  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1956  *      @buf:           buffer for reading data
1957  *      @addr:          vm address.
1958  *      @count:         number of bytes to be read.
1959  *
1960  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1961  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1962  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1963  *
1964  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1965  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1966  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1967  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1968  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1969  *
1970  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1971  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1972  *
1973  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1974  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1975  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1976  *      any informaion, as /dev/kmem.
1977  *
1978  */
1979
1980 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1981 {
1982         struct vmap_area *va;
1983         struct vm_struct *vm;
1984         char *vaddr, *buf_start = buf;
1985         unsigned long buflen = count;
1986         unsigned long n;
1987
1988         /* Don't allow overflow */
1989         if ((unsigned long) addr + count < count)
1990                 count = -(unsigned long) addr;
1991
1992         spin_lock(&vmap_area_lock);
1993         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1994                 if (!count)
1995                         break;
1996
1997                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1998                         continue;
1999
2000                 vm = va->vm;
2001                 vaddr = (char *) vm->addr;
2002                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2003                         continue;
2004                 while (addr < vaddr) {
2005                         if (count == 0)
2006                                 goto finished;
2007                         *buf = '\0';
2008                         buf++;
2009                         addr++;
2010                         count--;
2011                 }
2012                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2013                 if (n > count)
2014                         n = count;
2015                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2016                         aligned_vread(buf, addr, n);
2017                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2018                         memset(buf, 0, n);
2019                 buf += n;
2020                 addr += n;
2021                 count -= n;
2022         }
2023 finished:
2024         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2025
2026         if (buf == buf_start)
2027                 return 0;
2028         /* zero-fill memory holes */
2029         if (buf != buf_start + buflen)
2030                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2031
2032         return buflen;
2033 }
2034
2035 /**
2036  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2037  *      @buf:           buffer for source data
2038  *      @addr:          vm address.
2039  *      @count:         number of bytes to be read.
2040  *
2041  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2042  *      (same number to @count).
2043  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2044  *      vmalloc area, returns 0.
2045  *
2046  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2047  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2048  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2049  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2050  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2051  *
2052  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2053  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2054  *
2055  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2056  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2057  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2058  *      any informaion, as /dev/kmem.
2059  */
2060
2061 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2062 {
2063         struct vmap_area *va;
2064         struct vm_struct *vm;
2065         char *vaddr;
2066         unsigned long n, buflen;
2067         int copied = 0;
2068
2069         /* Don't allow overflow */
2070         if ((unsigned long) addr + count < count)
2071                 count = -(unsigned long) addr;
2072         buflen = count;
2073
2074         spin_lock(&vmap_area_lock);
2075         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2076                 if (!count)
2077                         break;
2078
2079                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2080                         continue;
2081
2082                 vm = va->vm;
2083                 vaddr = (char *) vm->addr;
2084                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2085                         continue;
2086                 while (addr < vaddr) {
2087                         if (count == 0)
2088                                 goto finished;
2089                         buf++;
2090                         addr++;
2091                         count--;
2092                 }
2093                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2094                 if (n > count)
2095                         n = count;
2096                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2097                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2098                         copied++;
2099                 }
2100                 buf += n;
2101                 addr += n;
2102                 count -= n;
2103         }
2104 finished:
2105         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2106         if (!copied)
2107                 return 0;
2108         return buflen;
2109 }
2110
2111 /**
2112  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2113  *      @vma:           vma to cover
2114  *      @uaddr:         target user address to start at
2115  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2116  *      @size:          size of map area
2117  *
2118  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2119  *
2120  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2121  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2122  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2123  *      met.
2124  *
2125  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2126  */
2127 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2128                                 void *kaddr, unsigned long size)
2129 {
2130         struct vm_struct *area;
2131
2132         size = PAGE_ALIGN(size);
2133
2134         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2135                 return -EINVAL;
2136
2137         area = find_vm_area(kaddr);
2138         if (!area)
2139                 return -EINVAL;
2140
2141         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2142                 return -EINVAL;
2143
2144         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2145                 return -EINVAL;
2146
2147         do {
2148                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2149                 int ret;
2150
2151                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2152                 if (ret)
2153                         return ret;
2154
2155                 uaddr += PAGE_SIZE;
2156                 kaddr += PAGE_SIZE;
2157                 size -= PAGE_SIZE;
2158         } while (size > 0);
2159
2160         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2161
2162         return 0;
2163 }
2164 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2165
2166 /**
2167  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2168  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2169  *      @addr:          vmalloc memory
2170  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2171  *
2172  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2173  *
2174  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2175  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2176  *      that criteria isn't met.
2177  *
2178  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2179  */
2180 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2181                                                 unsigned long pgoff)
2182 {
2183         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2184                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2185                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2186 }
2187 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2188
2189 /*
2190  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2191  * have one.
2192  */
2193 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2194 {
2195 }
2196
2197
2198 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2199 {
2200         pte_t ***p = data;
2201
2202         if (p) {
2203                 *(*p) = pte;
2204                 (*p)++;
2205         }
2206         return 0;
2207 }
2208
2209 /**
2210  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2211  *      @size:          size of the area
2212  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2213  *
2214  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2215  *
2216  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2217  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2218  *      are created.
2219  *
2220  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2221  *      allocated for the VM area are returned.
2222  */
2223 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2224 {
2225         struct vm_struct *area;
2226
2227         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2228                                 __builtin_return_address(0));
2229         if (area == NULL)
2230                 return NULL;
2231
2232         /*
2233          * This ensures that page tables are constructed for this region
2234          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2235          */
2236         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2237                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2238                 free_vm_area(area);
2239                 return NULL;
2240         }
2241
2242         return area;
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2245
2246 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2247 {
2248         struct vm_struct *ret;
2249         ret = remove_vm_area(area->addr);
2250         BUG_ON(ret != area);
2251         kfree(area);
2252 }
2253 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2254
2255 #ifdef CONFIG_SMP
2256 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2257 {
2258         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2259 }
2260
2261 /**
2262  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2263  * @end: target address
2264  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2265  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2266  *
2267  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2268  *          %false if no vmap_area exists
2269  *
2270  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2271  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2272  */
2273 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2274                                struct vmap_area **pnext,
2275                                struct vmap_area **pprev)
2276 {
2277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2278         struct vmap_area *va = NULL;
2279
2280         while (n) {
2281                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2282                 if (end < va->va_end)
2283                         n = n->rb_left;
2284                 else if (end > va->va_end)
2285                         n = n->rb_right;
2286                 else
2287                         break;
2288         }
2289
2290         if (!va)
2291                 return false;
2292
2293         if (va->va_end > end) {
2294                 *pnext = va;
2295                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2296         } else {
2297                 *pprev = va;
2298                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2299         }
2300         return true;
2301 }
2302
2303 /**
2304  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2305  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2306  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2307  * @align: alignment
2308  *
2309  * Returns: determined end address
2310  *
2311  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2312  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2313  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2314  *
2315  * Please note that the address returned by this function may fall
2316  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2317  * that.
2318  */
2319 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2320                                        struct vmap_area **pprev,
2321                                        unsigned long align)
2322 {
2323         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2324         unsigned long addr;
2325
2326         if (*pnext)
2327                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2328         else
2329                 addr = vmalloc_end;
2330
2331         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2332                 *pnext = *pprev;
2333                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2334         }
2335
2336         return addr;
2337 }
2338
2339 /**
2340  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2341  * @offsets: array containing offset of each area
2342  * @sizes: array containing size of each area
2343  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2344  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2345  *
2346  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2347  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2348  *
2349  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2350  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2351  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2352  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2353  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2354  * areas are allocated from top.
2355  *
2356  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2357  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2358  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2359  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2360  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2361  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2362  */
2363 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2364                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2365                                      size_t align)
2366 {
2367         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2368         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2369         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2370         struct vm_struct **vms;
2371         int area, area2, last_area, term_area;
2372         unsigned long base, start, end, last_end;
2373         bool purged = false;
2374
2375         /* verify parameters and allocate data structures */
2376         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2377         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2378                 start = offsets[area];
2379                 end = start + sizes[area];
2380
2381                 /* is everything aligned properly? */
2382                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2383                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2384
2385                 /* detect the area with the highest address */
2386                 if (start > offsets[last_area])
2387                         last_area = area;
2388
2389                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2390                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2391                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2392
2393                         if (area2 == area)
2394                                 continue;
2395
2396                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2397                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2398                 }
2399         }
2400         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2401
2402         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2403                 WARN_ON(true);
2404                 return NULL;
2405         }
2406
2407         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2408         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2409         if (!vas || !vms)
2410                 goto err_free2;
2411
2412         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2413                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2414                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2415                 if (!vas[area] || !vms[area])
2416                         goto err_free;
2417         }
2418 retry:
2419         spin_lock(&vmap_area_lock);
2420
2421         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2422         area = term_area = last_area;
2423         start = offsets[area];
2424         end = start + sizes[area];
2425
2426         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2427                 base = vmalloc_end - last_end;
2428                 goto found;
2429         }
2430         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2431
2432         while (true) {
2433                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2434                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2435
2436                 /*
2437                  * base might have underflowed, add last_end before
2438                  * comparing.
2439                  */
2440                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2441                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2442                         if (!purged) {
2443                                 purge_vmap_area_lazy();
2444                                 purged = true;
2445                                 goto retry;
2446                         }
2447                         goto err_free;
2448                 }
2449
2450                 /*
2451                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2452                  * right below next and then recheck.
2453                  */
2454                 if (next && next->va_start < base + end) {
2455                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2456                         term_area = area;
2457                         continue;
2458                 }
2459
2460                 /*
2461                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2462                  * base so that it's right below new next and then
2463                  * recheck.
2464                  */
2465                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2466                         next = prev;
2467                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2468                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2469                         term_area = area;
2470                         continue;
2471                 }
2472
2473                 /*
2474                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2475                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2476                  */
2477                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2478                 if (area == term_area)
2479                         break;
2480                 start = offsets[area];
2481                 end = start + sizes[area];
2482                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2483         }
2484 found:
2485         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2486         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2487                 struct vmap_area *va = vas[area];
2488
2489                 va->va_start = base + offsets[area];
2490                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2491                 __insert_vmap_area(va);
2492         }
2493
2494         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2495
2496         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2497
2498         /* insert all vm's */
2499         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2500                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2501                                  pcpu_get_vm_areas);
2502
2503         kfree(vas);
2504         return vms;
2505
2506 err_free:
2507         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2508                 kfree(vas[area]);
2509                 kfree(vms[area]);
2510         }
2511 err_free2:
2512         kfree(vas);
2513         kfree(vms);
2514         return NULL;
2515 }
2516
2517 /**
2518  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2519  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2520  * @nr_vms: the number of allocated areas
2521  *
2522  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2523  */
2524 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2525 {
2526         int i;
2527
2528         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2529                 free_vm_area(vms[i]);
2530         kfree(vms);
2531 }
2532 #endif  /* CONFIG_SMP */
2533
2534 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2535 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2536         __acquires(&vmap_area_lock)
2537 {
2538         loff_t n = *pos;
2539         struct vmap_area *va;
2540
2541         spin_lock(&vmap_area_lock);
2542         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2543         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2544                 n--;
2545                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2546         }
2547         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2548                 return va;
2549
2550         return NULL;
2551
2552 }
2553
2554 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2555 {
2556         struct vmap_area *va = p, *next;
2557
2558         ++*pos;
2559         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2560         if (&next->list != &vmap_area_list)
2561                 return next;
2562
2563         return NULL;
2564 }
2565
2566 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2567         __releases(&vmap_area_lock)
2568 {
2569         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2570 }
2571
2572 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2573 {
2574         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2575                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2576
2577                 if (!counters)
2578                         return;
2579
2580                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2581                 smp_rmb();
2582                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2583                         return;
2584
2585                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2586
2587                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2588                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2589
2590                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2591                         if (counters[nr])
2592                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2593         }
2594 }
2595
2596 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2597 {
2598         struct vmap_area *va = p;
2599         struct vm_struct *v;
2600
2601         /*
2602          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2603          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2604          */
2605         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2606                 return 0;
2607
2608         v = va->vm;
2609
2610         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2611                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2612
2613         if (v->caller)
2614                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2615
2616         if (v->nr_pages)
2617                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2618
2619         if (v->phys_addr)
2620                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2621
2622         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2623                 seq_puts(m, " ioremap");
2624
2625         if (v->flags & VM_ALLOC)
2626                 seq_puts(m, " vmalloc");
2627
2628         if (v->flags & VM_MAP)
2629                 seq_puts(m, " vmap");
2630
2631         if (v->flags & VM_USERMAP)
2632                 seq_puts(m, " user");
2633
2634         if (v->flags & VM_VPAGES)
2635                 seq_puts(m, " vpages");
2636
2637         show_numa_info(m, v);
2638         seq_putc(m, '\n');
2639         return 0;
2640 }
2641
2642 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2643         .start = s_start,
2644         .next = s_next,
2645         .stop = s_stop,
2646         .show = s_show,
2647 };
2648
2649 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2650 {
2651         unsigned int *ptr = NULL;
2652         int ret;
2653
2654         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2655                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2656                 if (ptr == NULL)
2657                         return -ENOMEM;
2658         }
2659         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2660         if (!ret) {
2661                 struct seq_file *m = file->private_data;
2662                 m->private = ptr;
2663         } else
2664                 kfree(ptr);
2665         return ret;
2666 }
2667
2668 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2669         .open           = vmalloc_open,
2670         .read           = seq_read,
2671         .llseek         = seq_lseek,
2672         .release        = seq_release_private,
2673 };
2674
2675 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2676 {
2677         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2678         return 0;
2679 }
2680 module_init(proc_vmalloc_init);
2681
2682 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2683 {
2684         struct vmap_area *va;
2685         unsigned long free_area_size;
2686         unsigned long prev_end;
2687
2688         vmi->used = 0;
2689         vmi->largest_chunk = 0;
2690
2691         prev_end = VMALLOC_START;
2692
2693         spin_lock(&vmap_area_lock);
2694
2695         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2696                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2697                 goto out;
2698         }
2699
2700         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2701                 unsigned long addr = va->va_start;
2702
2703                 /*
2704                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2705                  */
2706                 if (addr < VMALLOC_START)
2707                         continue;
2708                 if (addr >= VMALLOC_END)
2709                         break;
2710
2711                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2712                         continue;
2713
2714                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2715
2716                 free_area_size = addr - prev_end;
2717                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2718                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2719
2720                 prev_end = va->va_end;
2721         }
2722
2723         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2724                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2725
2726 out:
2727         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2728 }
2729 #endif
2730