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/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/proc_fs.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/debugobjects.h>
  21 #include <linux/kallsyms.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/rbtree.h>
  24 #include <linux/radix-tree.h>
  25 #include <linux/rcupdate.h>
  26 #include <linux/bootmem.h>
  27
  28 #include <asm/atomic.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31
  32
  33 /*** Page table manipulation functions ***/
  34
  35 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  36 {
  37         pte_t *pte;
  38
  39         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  40         do {
  41                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  42                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  43         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  44 }
  45
  46 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  47 {
  48         pmd_t *pmd;
  49         unsigned long next;
  50
  51         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  52         do {
  53                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  54                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  55                         continue;
  56                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  57         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  58 }
  59
  60 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  61 {
  62         pud_t *pud;
  63         unsigned long next;
  64
  65         pud = pud_offset(pgd, addr);
  66         do {
  67                 next = pud_addr_end(addr, end);
  68                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  69                         continue;
  70                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  71         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  72 }
  73
  74 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  75 {
  76         pgd_t *pgd;
  77         unsigned long next;
  78
  79         BUG_ON(addr >= end);
  80         pgd = pgd_offset_k(addr);
  81         do {
  82                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  83                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  84                         continue;
  85                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  86         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  87 }
  88
  89 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  90                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  91 {
  92         pte_t *pte;
  93
  94         /*
  95          * nr is a running index into the array which helps higher level
  96          * callers keep track of where we're up to.
  97          */
  98
  99         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 100         if (!pte)
 101                 return -ENOMEM;
 102         do {
 103                 struct page *page = pages[*nr];
 104
 105                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 106                         return -EBUSY;
 107                 if (WARN_ON(!page))
 108                         return -ENOMEM;
 109                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 110                 (*nr)++;
 111         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 116                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 117 {
 118         pmd_t *pmd;
 119         unsigned long next;
 120
 121         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 122         if (!pmd)
 123                 return -ENOMEM;
 124         do {
 125                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 126                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 127                         return -ENOMEM;
 128         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 129         return 0;
 130 }
 131
 132 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 133                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 134 {
 135         pud_t *pud;
 136         unsigned long next;
 137
 138         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 139         if (!pud)
 140                 return -ENOMEM;
 141         do {
 142                 next = pud_addr_end(addr, end);
 143                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 144                         return -ENOMEM;
 145         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 151  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 152  *
 153  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 154  */
 155 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 156                                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 157 {
 158         pgd_t *pgd;
 159         unsigned long next;
 160         unsigned long addr = start;
 161         int err = 0;
 162         int nr = 0;
 163
 164         BUG_ON(addr >= end);
 165         pgd = pgd_offset_k(addr);
 166         do {
 167                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 168                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 169                 if (err)
 170                         break;
 171         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 172         flush_cache_vmap(start, end);
 173
 174         if (unlikely(err))
 175                 return err;
 176         return nr;
 177 }
 178
 179 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 180 {
 181         /*
 182          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 183          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 184          * just put it in the vmalloc space.
 185          */
 186 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 187         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 188         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 189                 return 1;
 190 #endif
 191         return is_vmalloc_addr(x);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 196  */
 197 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 198 {
 199         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 200         struct page *page = NULL;
 201         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 202
 203         /*
 204          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 205          * architectures that do not vmalloc module space
 206          */
 207         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 208
 209         if (!pgd_none(*pgd)) {
 210                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 211                 if (!pud_none(*pud)) {
 212                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 213                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 214                                 pte_t *ptep, pte;
 215
 216                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 217                                 pte = *ptep;
 218                                 if (pte_present(pte))
 219                                         page = pte_page(pte);
 220                                 pte_unmap(ptep);
 221                         }
 222                 }
 223         }
 224         return page;
 225 }
 226 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 227
 228 /*
 229  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 230  */
 231 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 232 {
 233         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 236
 237
 238 /*** Global kva allocator ***/
 239
 240 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 241 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 242 #define VM_VM_AREA      0x04
 243
 244 struct vmap_area {
 245         unsigned long va_start;
 246         unsigned long va_end;
 247         unsigned long flags;
 248         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 249         struct list_head list;          /* address sorted list */
 250         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 251         void *private;
 252         struct rcu_head rcu_head;
 253 };
 254
 255 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 256 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 257 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 258
 259 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 260 {
 261         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 262
 263         while (n) {
 264                 struct vmap_area *va;
 265
 266                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 267                 if (addr < va->va_start)
 268                         n = n->rb_left;
 269                 else if (addr > va->va_start)
 270                         n = n->rb_right;
 271                 else
 272                         return va;
 273         }
 274
 275         return NULL;
 276 }
 277
 278 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 279 {
 280         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 281         struct rb_node *parent = NULL;
 282         struct rb_node *tmp;
 283
 284         while (*p) {
 285                 struct vmap_area *tmp;
 286
 287                 parent = *p;
 288                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 289                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 290                         p = &(*p)->rb_left;
 291                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 292                         p = &(*p)->rb_right;
 293                 else
 294                         BUG();
 295         }
 296
 297         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 298         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 299
 300         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 301         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 302         if (tmp) {
 303                 struct vmap_area *prev;
 304                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 305                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 306         } else
 307                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 308 }
 309
 310 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 311
 312 /*
 313  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 314  * vstart and vend.
 315  */
 316 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 317                                 unsigned long align,
 318                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 319                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 320 {
 321         struct vmap_area *va;
 322         struct rb_node *n;
 323         unsigned long addr;
 324         int purged = 0;
 325
 326         BUG_ON(!size);
 327         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 328
 329         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 330                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 331         if (unlikely(!va))
 332                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 333
 334 retry:
 335         addr = ALIGN(vstart, align);
 336
 337         spin_lock(&vmap_area_lock);
 338         if (addr + size - 1 < addr)
 339                 goto overflow;
 340
 341         /* XXX: could have a last_hole cache */
 342         n = vmap_area_root.rb_node;
 343         if (n) {
 344                 struct vmap_area *first = NULL;
 345
 346                 do {
 347                         struct vmap_area *tmp;
 348                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 349                         if (tmp->va_end >= addr) {
 350                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 351                                         first = tmp;
 352                                 n = n->rb_left;
 353                         } else {
 354                                 first = tmp;
 355                                 n = n->rb_right;
 356                         }
 357                 } while (n);
 358
 359                 if (!first)
 360                         goto found;
 361
 362                 if (first->va_end < addr) {
 363                         n = rb_next(&first->rb_node);
 364                         if (n)
 365                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 366                         else
 367                                 goto found;
 368                 }
 369
 370                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 371                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 372                         if (addr + size - 1 < addr)
 373                                 goto overflow;
 374
 375                         n = rb_next(&first->rb_node);
 376                         if (n)
 377                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 378                         else
 379                                 goto found;
 380                 }
 381         }
 382 found:
 383         if (addr + size > vend) {
 384 overflow:
 385                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 386                 if (!purged) {
 387                         purge_vmap_area_lazy();
 388                         purged = 1;
 389                         goto retry;
 390                 }
 391                 if (printk_ratelimit())
 392                         printk(KERN_WARNING
 393                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 394                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 395                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 396         }
 397
 398         BUG_ON(addr & (align-1));
 399
 400         va->va_start = addr;
 401         va->va_end = addr + size;
 402         va->flags = 0;
 403         __insert_vmap_area(va);
 404         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 405
 406         return va;
 407 }
 408
 409 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 410 {
 411         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 412
 413         kfree(va);
 414 }
 415
 416 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 417 {
 418         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 419         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 420         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 421         list_del_rcu(&va->list);
 422
 423         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 424 }
 425
 426 /*
 427  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 428  */
 429 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 430 {
 431         spin_lock(&vmap_area_lock);
 432         __free_vmap_area(va);
 433         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 438  */
 439 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 440 {
 441         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 442 }
 443
 444 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 445 {
 446         /*
 447          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 448          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 449          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 450          * space after a page has been freed.
 451          *
 452          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 453          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 454          *
 455          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 456          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 457          * faster).
 458          */
 459 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 460         vunmap_page_range(start, end);
 461         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 462 #endif
 463 }
 464
 465 /*
 466  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 467  * before attempting to purge with a TLB flush.
 468  *
 469  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 470  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 471  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 472  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 473  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 474  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 475  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 476  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 477  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 478  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 479  * becomes a problem on bigger systems.
 480  */
 481 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 482 {
 483         unsigned int log;
 484
 485         log = fls(num_online_cpus());
 486
 487         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 488 }
 489
 490 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 491
 492 /*
 493  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 494  *
 495  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 496  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 497  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 498  * their own TLB flushing).
 499  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 500  *              *end = max(*end, highest purged address)
 501  */
 502 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 503                                         int sync, int force_flush)
 504 {
 505         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 506         LIST_HEAD(valist);
 507         struct vmap_area *va;
 508         struct vmap_area *n_va;
 509         int nr = 0;
 510
 511         /*
 512          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 513          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 514          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 515          */
 516         if (!sync && !force_flush) {
 517                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 518                         return;
 519         } else
 520                 spin_lock(&purge_lock);
 521
 522         rcu_read_lock();
 523         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 524                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 525                         if (va->va_start < *start)
 526                                 *start = va->va_start;
 527                         if (va->va_end > *end)
 528                                 *end = va->va_end;
 529                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 530                         unmap_vmap_area(va);
 531                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 532                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 533                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 534                 }
 535         }
 536         rcu_read_unlock();
 537
 538         if (nr) {
 539                 BUG_ON(nr > atomic_read(&vmap_lazy_nr));
 540                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 541         }
 542
 543         if (nr || force_flush)
 544                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 545
 546         if (nr) {
 547                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 548                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 549                         __free_vmap_area(va);
 550                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 551         }
 552         spin_unlock(&purge_lock);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 557  * is already purging.
 558  */
 559 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 560 {
 561         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 562
 563         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 568  */
 569 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 570 {
 571         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 572
 573         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 574 }
 575
 576 /*
 577  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 578  * called for the correct range previously.
 579  */
 580 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 581 {
 582         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 583         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 584         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 585                 try_purge_vmap_area_lazy();
 586 }
 587
 588 /*
 589  * Free and unmap a vmap area
 590  */
 591 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 592 {
 593         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 594         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 595 }
 596
 597 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 598 {
 599         struct vmap_area *va;
 600
 601         spin_lock(&vmap_area_lock);
 602         va = __find_vmap_area(addr);
 603         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 604
 605         return va;
 606 }
 607
 608 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 609 {
 610         struct vmap_area *va;
 611
 612         va = find_vmap_area(addr);
 613         BUG_ON(!va);
 614         free_unmap_vmap_area(va);
 615 }
 616
 617
 618 /*** Per cpu kva allocator ***/
 619
 620 /*
 621  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 622  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 623  */
 624 /*
 625  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 626  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 627  * instead (we just need a rough idea)
 628  */
 629 #if BITS_PER_LONG == 32
 630 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 631 #else
 632 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 633 #endif
 634
 635 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 636 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 637 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 638 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 639 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 640 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 641 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 642                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 643                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 644
 645 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 646
 647 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 648
 649 struct vmap_block_queue {
 650         spinlock_t lock;
 651         struct list_head free;
 652         struct list_head dirty;
 653         unsigned int nr_dirty;
 654 };
 655
 656 struct vmap_block {
 657         spinlock_t lock;
 658         struct vmap_area *va;
 659         struct vmap_block_queue *vbq;
 660         unsigned long free, dirty;
 661         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 662         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 663         union {
 664                 struct {
 665                         struct list_head free_list;
 666                         struct list_head dirty_list;
 667                 };
 668                 struct rcu_head rcu_head;
 669         };
 670 };
 671
 672 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 673 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 674
 675 /*
 676  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 677  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 678  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 679  */
 680 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 681 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 682
 683 /*
 684  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 685  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 686  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 687  * big problem.
 688  */
 689
 690 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 691 {
 692         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 693         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 694         return addr;
 695 }
 696
 697 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 698 {
 699         struct vmap_block_queue *vbq;
 700         struct vmap_block *vb;
 701         struct vmap_area *va;
 702         unsigned long vb_idx;
 703         int node, err;
 704
 705         node = numa_node_id();
 706
 707         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 708                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 709         if (unlikely(!vb))
 710                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 711
 712         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 713                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 714                                         node, gfp_mask);
 715         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 716                 kfree(vb);
 717                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 718         }
 719
 720         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 721         if (unlikely(err)) {
 722                 kfree(vb);
 723                 free_vmap_area(va);
 724                 return ERR_PTR(err);
 725         }
 726
 727         spin_lock_init(&vb->lock);
 728         vb->va = va;
 729         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 730         vb->dirty = 0;
 731         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 732         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 733         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 734         INIT_LIST_HEAD(&vb->dirty_list);
 735
 736         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 737         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 738         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 739         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 740         BUG_ON(err);
 741         radix_tree_preload_end();
 742
 743         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 744         vb->vbq = vbq;
 745         spin_lock(&vbq->lock);
 746         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 747         spin_unlock(&vbq->lock);
 748         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 749
 750         return vb;
 751 }
 752
 753 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 754 {
 755         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 756
 757         kfree(vb);
 758 }
 759
 760 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 761 {
 762         struct vmap_block *tmp;
 763         unsigned long vb_idx;
 764
 765         spin_lock(&vb->vbq->lock);
 766         if (!list_empty(&vb->free_list))
 767                 list_del(&vb->free_list);
 768         if (!list_empty(&vb->dirty_list))
 769                 list_del(&vb->dirty_list);
 770         spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 771
 772         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 773         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 774         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 775         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 776         BUG_ON(tmp != vb);
 777
 778         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 779         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 780 }
 781
 782 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 783 {
 784         struct vmap_block_queue *vbq;
 785         struct vmap_block *vb;
 786         unsigned long addr = 0;
 787         unsigned int order;
 788
 789         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 790         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 791         order = get_order(size);
 792
 793 again:
 794         rcu_read_lock();
 795         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 796         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 797                 int i;
 798
 799                 spin_lock(&vb->lock);
 800                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 801                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 802
 803                 if (i >= 0) {
 804                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 805                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 806                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 807                         vb->free -= 1UL << order;
 808                         if (vb->free == 0) {
 809                                 spin_lock(&vbq->lock);
 810                                 list_del_init(&vb->free_list);
 811                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 812                         }
 813                         spin_unlock(&vb->lock);
 814                         break;
 815                 }
 816                 spin_unlock(&vb->lock);
 817         }
 818         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 819         rcu_read_unlock();
 820
 821         if (!addr) {
 822                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 823                 if (IS_ERR(vb))
 824                         return vb;
 825                 goto again;
 826         }
 827
 828         return (void *)addr;
 829 }
 830
 831 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 832 {
 833         unsigned long offset;
 834         unsigned long vb_idx;
 835         unsigned int order;
 836         struct vmap_block *vb;
 837
 838         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 839         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 840
 841         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 842
 843         order = get_order(size);
 844
 845         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 846
 847         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 848         rcu_read_lock();
 849         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 850         rcu_read_unlock();
 851         BUG_ON(!vb);
 852
 853         spin_lock(&vb->lock);
 854         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 855         if (!vb->dirty) {
 856                 spin_lock(&vb->vbq->lock);
 857                 list_add(&vb->dirty_list, &vb->vbq->dirty);
 858                 spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 859         }
 860         vb->dirty += 1UL << order;
 861         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 862                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 863                 spin_unlock(&vb->lock);
 864                 free_vmap_block(vb);
 865         } else
 866                 spin_unlock(&vb->lock);
 867 }
 868
 869 /**
 870  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 871  *
 872  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 873  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 874  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 875  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 876  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 877  *
 878  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 879  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 880  * from the vmap layer.
 881  */
 882 void vm_unmap_aliases(void)
 883 {
 884         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 885         int cpu;
 886         int flush = 0;
 887
 888         if (unlikely(!vmap_initialized))
 889                 return;
 890
 891         for_each_possible_cpu(cpu) {
 892                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 893                 struct vmap_block *vb;
 894
 895                 rcu_read_lock();
 896                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 897                         int i;
 898
 899                         spin_lock(&vb->lock);
 900                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 901                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 902                                 unsigned long s, e;
 903                                 int j;
 904                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 905                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 906
 907                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 908                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 909                                 vunmap_page_range(s, e);
 910                                 flush = 1;
 911
 912                                 if (s < start)
 913                                         start = s;
 914                                 if (e > end)
 915                                         end = e;
 916
 917                                 i = j;
 918                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 919                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 920                         }
 921                         spin_unlock(&vb->lock);
 922                 }
 923                 rcu_read_unlock();
 924         }
 925
 926         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 927 }
 928 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 929
 930 /**
 931  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 932  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 933  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 934  */
 935 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 936 {
 937         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 938         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 939
 940         BUG_ON(!addr);
 941         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 942         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 943         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 944
 945         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 946         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
 947
 948         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 949                 vb_free(mem, size);
 950         else
 951                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 952 }
 953 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 954
 955 /**
 956  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 957  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 958  * @count: number of pages
 959  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 960  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 961  *
 962  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 963  */
 964 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 965 {
 966         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 967         unsigned long addr;
 968         void *mem;
 969
 970         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 971                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 972                 if (IS_ERR(mem))
 973                         return NULL;
 974                 addr = (unsigned long)mem;
 975         } else {
 976                 struct vmap_area *va;
 977                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 978                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 979                 if (IS_ERR(va))
 980                         return NULL;
 981
 982                 addr = va->va_start;
 983                 mem = (void *)addr;
 984         }
 985         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 986                 vm_unmap_ram(mem, count);
 987                 return NULL;
 988         }
 989         return mem;
 990 }
 991 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 992
 993 void __init vmalloc_init(void)
 994 {
 995         struct vmap_area *va;
 996         struct vm_struct *tmp;
 997         int i;
 998
 999         for_each_possible_cpu(i) {
1000                 struct vmap_block_queue *vbq;
1001
1002                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1003                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1004                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1005                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
1006                 vbq->nr_dirty = 0;
1007         }
1008
1009         /* Import existing vmlist entries. */
1010         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1011                 va = alloc_bootmem(sizeof(struct vmap_area));
1012                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1013                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1014                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1015                 __insert_vmap_area(va);
1016         }
1017         vmap_initialized = true;
1018 }
1019
1020 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1021 {
1022         unsigned long end = addr + size;
1023
1024         flush_cache_vunmap(addr, end);
1025         vunmap_page_range(addr, end);
1026         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1027 }
1028
1029 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1030 {
1031         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1032         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1033         int err;
1034
1035         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1036         if (err > 0) {
1037                 *pages += err;
1038                 err = 0;
1039         }
1040
1041         return err;
1042 }
1043 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1044
1045 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1046 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1047 struct vm_struct *vmlist;
1048
1049 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1050                 unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end,
1051                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1052 {
1053         static struct vmap_area *va;
1054         struct vm_struct *area;
1055         struct vm_struct *tmp, **p;
1056         unsigned long align = 1;
1057
1058         BUG_ON(in_interrupt());
1059         if (flags & VM_IOREMAP) {
1060                 int bit = fls(size);
1061
1062                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1063                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1064                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1065                         bit = PAGE_SHIFT;
1066
1067                 align = 1ul << bit;
1068         }
1069
1070         size = PAGE_ALIGN(size);
1071         if (unlikely(!size))
1072                 return NULL;
1073
1074         area = kmalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1075         if (unlikely(!area))
1076                 return NULL;
1077
1078         /*
1079          * We always allocate a guard page.
1080          */
1081         size += PAGE_SIZE;
1082
1083         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1084         if (IS_ERR(va)) {
1085                 kfree(area);
1086                 return NULL;
1087         }
1088
1089         area->flags = flags;
1090         area->addr = (void *)va->va_start;
1091         area->size = size;
1092         area->pages = NULL;
1093         area->nr_pages = 0;
1094         area->phys_addr = 0;
1095         area->caller = caller;
1096         va->private = area;
1097         va->flags |= VM_VM_AREA;
1098
1099         write_lock(&vmlist_lock);
1100         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1101                 if (tmp->addr >= area->addr)
1102                         break;
1103         }
1104         area->next = *p;
1105         *p = area;
1106         write_unlock(&vmlist_lock);
1107
1108         return area;
1109 }
1110
1111 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1112                                 unsigned long start, unsigned long end)
1113 {
1114         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1115                                                 __builtin_return_address(0));
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1118
1119 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1120                                        unsigned long start, unsigned long end,
1121                                        void *caller)
1122 {
1123         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1124                                   caller);
1125 }
1126
1127 /**
1128  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1129  *      @size:          size of the area
1130  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1131  *
1132  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1133  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1134  *      on success or %NULL on failure.
1135  */
1136 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1137 {
1138         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1139                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1140 }
1141
1142 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1143                                 void *caller)
1144 {
1145         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1146                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1147 }
1148
1149 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1150                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1151 {
1152         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END, node,
1153                                   gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1154 }
1155
1156 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1157 {
1158         struct vmap_area *va;
1159
1160         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1161         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1162                 return va->private;
1163
1164         return NULL;
1165 }
1166
1167 /**
1168  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1169  *      @addr:          base address
1170  *
1171  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1172  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1173  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1174  */
1175 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1176 {
1177         struct vmap_area *va;
1178
1179         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1180         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1181                 struct vm_struct *vm = va->private;
1182                 struct vm_struct *tmp, **p;
1183
1184                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1185                 free_unmap_vmap_area(va);
1186                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1187
1188                 write_lock(&vmlist_lock);
1189                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1190                         ;
1191                 *p = tmp->next;
1192                 write_unlock(&vmlist_lock);
1193
1194                 return vm;
1195         }
1196         return NULL;
1197 }
1198
1199 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1200 {
1201         struct vm_struct *area;
1202
1203         if (!addr)
1204                 return;
1205
1206         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1207                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1208                 return;
1209         }
1210
1211         area = remove_vm_area(addr);
1212         if (unlikely(!area)) {
1213                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1214                                 addr);
1215                 return;
1216         }
1217
1218         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1219         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1220
1221         if (deallocate_pages) {
1222                 int i;
1223
1224                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1225                         struct page *page = area->pages[i];
1226
1227                         BUG_ON(!page);
1228                         __free_page(page);
1229                 }
1230
1231                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1232                         vfree(area->pages);
1233                 else
1234                         kfree(area->pages);
1235         }
1236
1237         kfree(area);
1238         return;
1239 }
1240
1241 /**
1242  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1243  *      @addr:          memory base address
1244  *
1245  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1246  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1247  *      NULL, no operation is performed.
1248  *
1249  *      Must not be called in interrupt context.
1250  */
1251 void vfree(const void *addr)
1252 {
1253         BUG_ON(in_interrupt());
1254         __vunmap(addr, 1);
1255 }
1256 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1257
1258 /**
1259  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1260  *      @addr:          memory base address
1261  *
1262  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1263  *      which was created from the page array passed to vmap().
1264  *
1265  *      Must not be called in interrupt context.
1266  */
1267 void vunmap(const void *addr)
1268 {
1269         BUG_ON(in_interrupt());
1270         __vunmap(addr, 0);
1271 }
1272 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1273
1274 /**
1275  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1276  *      @pages:         array of page pointers
1277  *      @count:         number of pages to map
1278  *      @flags:         vm_area->flags
1279  *      @prot:          page protection for the mapping
1280  *
1281  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1282  *      space.
1283  */
1284 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1285                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1286 {
1287         struct vm_struct *area;
1288
1289         if (count > num_physpages)
1290                 return NULL;
1291
1292         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1293                                         __builtin_return_address(0));
1294         if (!area)
1295                 return NULL;
1296
1297         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1298                 vunmap(area->addr);
1299                 return NULL;
1300         }
1301
1302         return area->addr;
1303 }
1304 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1305
1306 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1307                             int node, void *caller);
1308 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1309                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1310 {
1311         struct page **pages;
1312         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1313
1314         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1315         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1316
1317         area->nr_pages = nr_pages;
1318         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1319         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1320                 pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1321                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1322                 area->flags |= VM_VPAGES;
1323         } else {
1324                 pages = kmalloc_node(array_size,
1325                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1326                                 node);
1327         }
1328         area->pages = pages;
1329         area->caller = caller;
1330         if (!area->pages) {
1331                 remove_vm_area(area->addr);
1332                 kfree(area);
1333                 return NULL;
1334         }
1335
1336         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1337                 struct page *page;
1338
1339                 if (node < 0)
1340                         page = alloc_page(gfp_mask);
1341                 else
1342                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1343
1344                 if (unlikely(!page)) {
1345                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1346                         area->nr_pages = i;
1347                         goto fail;
1348                 }
1349                 area->pages[i] = page;
1350         }
1351
1352         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1353                 goto fail;
1354         return area->addr;
1355
1356 fail:
1357         vfree(area->addr);
1358         return NULL;
1359 }
1360
1361 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1362 {
1363         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1364                                         __builtin_return_address(0));
1365 }
1366
1367 /**
1368  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1369  *      @size:          allocation size
1370  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1371  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1372  *      @node:          node to use for allocation or -1
1373  *      @caller:        caller's return address
1374  *
1375  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1376  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1377  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1378  */
1379 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1380                                                 int node, void *caller)
1381 {
1382         struct vm_struct *area;
1383
1384         size = PAGE_ALIGN(size);
1385         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > num_physpages)
1386                 return NULL;
1387
1388         area = __get_vm_area_node(size, VM_ALLOC, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1389                                                 node, gfp_mask, caller);
1390
1391         if (!area)
1392                 return NULL;
1393
1394         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1395 }
1396
1397 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1398 {
1399         return __vmalloc_node(size, gfp_mask, prot, -1,
1400                                 __builtin_return_address(0));
1401 }
1402 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1403
1404 /**
1405  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1406  *      @size:          allocation size
1407  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1408  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1409  *
1410  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1411  *      use __vmalloc() instead.
1412  */
1413 void *vmalloc(unsigned long size)
1414 {
1415         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1416                                         -1, __builtin_return_address(0));
1417 }
1418 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1419
1420 /**
1421  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1422  * @size: allocation size
1423  *
1424  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1425  * without leaking data.
1426  */
1427 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1428 {
1429         struct vm_struct *area;
1430         void *ret;
1431
1432         ret = __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1433                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1434         if (ret) {
1435                 area = find_vm_area(ret);
1436                 area->flags |= VM_USERMAP;
1437         }
1438         return ret;
1439 }
1440 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1441
1442 /**
1443  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1444  *      @size:          allocation size
1445  *      @node:          numa node
1446  *
1447  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1448  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1449  *
1450  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1451  *      use __vmalloc() instead.
1452  */
1453 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1454 {
1455         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1456                                         node, __builtin_return_address(0));
1457 }
1458 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1459
1460 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1461 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1462 #endif
1463
1464 /**
1465  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1466  *      @size:          allocation size
1467  *
1468  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1469  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1470  *      executable kernel virtual space.
1471  *
1472  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1473  *      use __vmalloc() instead.
1474  */
1475
1476 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1477 {
1478         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1479                               -1, __builtin_return_address(0));
1480 }
1481
1482 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1483 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1484 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1485 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1486 #else
1487 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1488 #endif
1489
1490 /**
1491  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1492  *      @size:          allocation size
1493  *
1494  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1495  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1496  */
1497 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1498 {
1499         return __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1500                               -1, __builtin_return_address(0));
1501 }
1502 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1503
1504 /**
1505  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1506  *      @size:          allocation size
1507  *
1508  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1509  * mapped to userspace without leaking data.
1510  */
1511 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1512 {
1513         struct vm_struct *area;
1514         void *ret;
1515
1516         ret = __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1517                              -1, __builtin_return_address(0));
1518         if (ret) {
1519                 area = find_vm_area(ret);
1520                 area->flags |= VM_USERMAP;
1521         }
1522         return ret;
1523 }
1524 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1525
1526 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1527 {
1528         struct vm_struct *tmp;
1529         char *vaddr, *buf_start = buf;
1530         unsigned long n;
1531
1532         /* Don't allow overflow */
1533         if ((unsigned long) addr + count < count)
1534                 count = -(unsigned long) addr;
1535
1536         read_lock(&vmlist_lock);
1537         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1538                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1539                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1540                         continue;
1541                 while (addr < vaddr) {
1542                         if (count == 0)
1543                                 goto finished;
1544                         *buf = '\0';
1545                         buf++;
1546                         addr++;
1547                         count--;
1548                 }
1549                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1550                 do {
1551                         if (count == 0)
1552                                 goto finished;
1553                         *buf = *addr;
1554                         buf++;
1555                         addr++;
1556                         count--;
1557                 } while (--n > 0);
1558         }
1559 finished:
1560         read_unlock(&vmlist_lock);
1561         return buf - buf_start;
1562 }
1563
1564 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1565 {
1566         struct vm_struct *tmp;
1567         char *vaddr, *buf_start = buf;
1568         unsigned long n;
1569
1570         /* Don't allow overflow */
1571         if ((unsigned long) addr + count < count)
1572                 count = -(unsigned long) addr;
1573
1574         read_lock(&vmlist_lock);
1575         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1576                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1577                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1578                         continue;
1579                 while (addr < vaddr) {
1580                         if (count == 0)
1581                                 goto finished;
1582                         buf++;
1583                         addr++;
1584                         count--;
1585                 }
1586                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1587                 do {
1588                         if (count == 0)
1589                                 goto finished;
1590                         *addr = *buf;
1591                         buf++;
1592                         addr++;
1593                         count--;
1594                 } while (--n > 0);
1595         }
1596 finished:
1597         read_unlock(&vmlist_lock);
1598         return buf - buf_start;
1599 }
1600
1601 /**
1602  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1603  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1604  *      @addr:          vmalloc memory
1605  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1606  *
1607  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1608  *
1609  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1610  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1611  *      that criteria isn't met.
1612  *
1613  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1614  */
1615 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1616                                                 unsigned long pgoff)
1617 {
1618         struct vm_struct *area;
1619         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1620         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1621
1622         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1623                 return -EINVAL;
1624
1625         area = find_vm_area(addr);
1626         if (!area)
1627                 return -EINVAL;
1628
1629         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1630                 return -EINVAL;
1631
1632         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1633                 return -EINVAL;
1634
1635         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1636         do {
1637                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1638                 int ret;
1639
1640                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1641                 if (ret)
1642                         return ret;
1643
1644                 uaddr += PAGE_SIZE;
1645                 addr += PAGE_SIZE;
1646                 usize -= PAGE_SIZE;
1647         } while (usize > 0);
1648
1649         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1650         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1651
1652         return 0;
1653 }
1654 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1655
1656 /*
1657  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1658  * have one.
1659  */
1660 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1661 {
1662 }
1663
1664
1665 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1666 {
1667         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1668         return 0;
1669 }
1670
1671 /**
1672  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1673  *      @size:          size of the area
1674  *
1675  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1676  *
1677  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1678  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1679  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1680  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1681  *      processes.
1682  */
1683 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1684 {
1685         struct vm_struct *area;
1686
1687         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1688                                 __builtin_return_address(0));
1689         if (area == NULL)
1690                 return NULL;
1691
1692         /*
1693          * This ensures that page tables are constructed for this region
1694          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1695          */
1696         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1697                                 area->size, f, NULL)) {
1698                 free_vm_area(area);
1699                 return NULL;
1700         }
1701
1702         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1703            mappings */
1704         vmalloc_sync_all();
1705
1706         return area;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1709
1710 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1711 {
1712         struct vm_struct *ret;
1713         ret = remove_vm_area(area->addr);
1714         BUG_ON(ret != area);
1715         kfree(area);
1716 }
1717 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1718
1719
1720 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1721 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1722 {
1723         loff_t n = *pos;
1724         struct vm_struct *v;
1725
1726         read_lock(&vmlist_lock);
1727         v = vmlist;
1728         while (n > 0 && v) {
1729                 n--;
1730                 v = v->next;
1731         }
1732         if (!n)
1733                 return v;
1734
1735         return NULL;
1736
1737 }
1738
1739 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1740 {
1741         struct vm_struct *v = p;
1742
1743         ++*pos;
1744         return v->next;
1745 }
1746
1747 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
1748 {
1749         read_unlock(&vmlist_lock);
1750 }
1751
1752 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
1753 {
1754         if (NUMA_BUILD) {
1755                 unsigned int nr, *counters = m->private;
1756
1757                 if (!counters)
1758                         return;
1759
1760                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
1761
1762                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
1763                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
1764
1765                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
1766                         if (counters[nr])
1767                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
1768         }
1769 }
1770
1771 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
1772 {
1773         struct vm_struct *v = p;
1774
1775         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
1776                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
1777
1778         if (v->caller) {
1779                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
1780
1781                 seq_putc(m, ' ');
1782                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
1783                 seq_puts(m, buff);
1784         }
1785
1786         if (v->nr_pages)
1787                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
1788
1789         if (v->phys_addr)
1790                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
1791
1792         if (v->flags & VM_IOREMAP)
1793                 seq_printf(m, " ioremap");
1794
1795         if (v->flags & VM_ALLOC)
1796                 seq_printf(m, " vmalloc");
1797
1798         if (v->flags & VM_MAP)
1799                 seq_printf(m, " vmap");
1800
1801         if (v->flags & VM_USERMAP)
1802                 seq_printf(m, " user");
1803
1804         if (v->flags & VM_VPAGES)
1805                 seq_printf(m, " vpages");
1806
1807         show_numa_info(m, v);
1808         seq_putc(m, '\n');
1809         return 0;
1810 }
1811
1812 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
1813         .start = s_start,
1814         .next = s_next,
1815         .stop = s_stop,
1816         .show = s_show,
1817 };
1818
1819 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1820 {
1821         unsigned int *ptr = NULL;
1822         int ret;
1823
1824         if (NUMA_BUILD)
1825                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
1826         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
1827         if (!ret) {
1828                 struct seq_file *m = file->private_data;
1829                 m->private = ptr;
1830         } else
1831                 kfree(ptr);
1832         return ret;
1833 }
1834
1835 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
1836         .open           = vmalloc_open,
1837         .read           = seq_read,
1838         .llseek         = seq_lseek,
1839         .release        = seq_release_private,
1840 };
1841
1842 static int __init proc_vmalloc_init(void)
1843 {
1844         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
1845         return 0;
1846 }
1847 module_init(proc_vmalloc_init);
1848 #endif
1849