OSDN Git Service

NFSv4.1: Fix a request leak on the back channel
[android-x86/kernel.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 <asm/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 n = rb_next(&first->rb_node);
417                 if (n)
418                         first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
419                 else
420                         goto found;
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
456 {
457         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
458
459         kfree(va);
460 }
461
462 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
463 {
464         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
465
466         if (free_vmap_cache) {
467                 if (va->va_end < cached_vstart) {
468                         free_vmap_cache = NULL;
469                 } else {
470                         struct vmap_area *cache;
471                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
472                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
473                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
474                                 /*
475                                  * We don't try to update cached_hole_size or
476                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
477                                  */
478                         }
479                 }
480         }
481         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
482         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
483         list_del_rcu(&va->list);
484
485         /*
486          * Track the highest possible candidate for pcpu area
487          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
488          * here too, consider only end addresses which fall inside
489          * vmalloc area proper.
490          */
491         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
492                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
493
494         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
495 }
496
497 /*
498  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
499  */
500 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
501 {
502         spin_lock(&vmap_area_lock);
503         __free_vmap_area(va);
504         spin_unlock(&vmap_area_lock);
505 }
506
507 /*
508  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
509  */
510 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
511 {
512         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
513 }
514
515 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
516 {
517         /*
518          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
519          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
520          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
521          * space after a page has been freed.
522          *
523          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
524          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
525          *
526          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
527          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
528          * faster).
529          */
530 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
531         vunmap_page_range(start, end);
532         flush_tlb_kernel_range(start, end);
533 #endif
534 }
535
536 /*
537  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
538  * before attempting to purge with a TLB flush.
539  *
540  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
541  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
542  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
543  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
544  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
545  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
546  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
547  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
548  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
549  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
550  * becomes a problem on bigger systems.
551  */
552 static unsigned long lazy_max_pages(void)
553 {
554         unsigned int log;
555
556         log = fls(num_online_cpus());
557
558         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
559 }
560
561 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
562
563 /* for per-CPU blocks */
564 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
565
566 /*
567  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
568  * immediately freed.
569  */
570 void set_iounmap_nonlazy(void)
571 {
572         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
573 }
574
575 /*
576  * Purges all lazily-freed vmap areas.
577  *
578  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
579  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
580  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
581  * their own TLB flushing).
582  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
583  *              *end = max(*end, highest purged address)
584  */
585 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
586                                         int sync, int force_flush)
587 {
588         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
589         LIST_HEAD(valist);
590         struct vmap_area *va;
591         struct vmap_area *n_va;
592         int nr = 0;
593
594         /*
595          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
596          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
597          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
598          */
599         if (!sync && !force_flush) {
600                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
601                         return;
602         } else
603                 spin_lock(&purge_lock);
604
605         if (sync)
606                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
607
608         rcu_read_lock();
609         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
610                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
611                         if (va->va_start < *start)
612                                 *start = va->va_start;
613                         if (va->va_end > *end)
614                                 *end = va->va_end;
615                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
616                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
617                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
618                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
619                 }
620         }
621         rcu_read_unlock();
622
623         if (nr)
624                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
625
626         if (nr || force_flush)
627                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
628
629         if (nr) {
630                 spin_lock(&vmap_area_lock);
631                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
632                         __free_vmap_area(va);
633                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
634         }
635         spin_unlock(&purge_lock);
636 }
637
638 /*
639  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
640  * is already purging.
641  */
642 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
643 {
644         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
645
646         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
647 }
648
649 /*
650  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
651  */
652 static void purge_vmap_area_lazy(void)
653 {
654         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
655
656         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
657 }
658
659 /*
660  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
661  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
662  * previously.
663  */
664 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
665 {
666         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
667         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
668         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
669                 try_purge_vmap_area_lazy();
670 }
671
672 /*
673  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
674  * called for the correct range previously.
675  */
676 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
677 {
678         unmap_vmap_area(va);
679         free_vmap_area_noflush(va);
680 }
681
682 /*
683  * Free and unmap a vmap area
684  */
685 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
686 {
687         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
688         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
689 }
690
691 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
692 {
693         struct vmap_area *va;
694
695         spin_lock(&vmap_area_lock);
696         va = __find_vmap_area(addr);
697         spin_unlock(&vmap_area_lock);
698
699         return va;
700 }
701
702 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
703 {
704         struct vmap_area *va;
705
706         va = find_vmap_area(addr);
707         BUG_ON(!va);
708         free_unmap_vmap_area(va);
709 }
710
711
712 /*** Per cpu kva allocator ***/
713
714 /*
715  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
716  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
717  */
718 /*
719  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
720  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
721  * instead (we just need a rough idea)
722  */
723 #if BITS_PER_LONG == 32
724 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
725 #else
726 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
727 #endif
728
729 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
730 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
731 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
732 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
733 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
734 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
736                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
737                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
738                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
739
740 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
741
742 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
743
744 struct vmap_block_queue {
745         spinlock_t lock;
746         struct list_head free;
747 };
748
749 struct vmap_block {
750         spinlock_t lock;
751         struct vmap_area *va;
752         struct vmap_block_queue *vbq;
753         unsigned long free, dirty;
754         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
755         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
756         struct list_head free_list;
757         struct rcu_head rcu_head;
758         struct list_head purge;
759 };
760
761 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
762 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
763
764 /*
765  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
766  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
767  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
768  */
769 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
770 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
771
772 /*
773  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
774  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
775  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
776  * big problem.
777  */
778
779 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
780 {
781         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
782         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
783         return addr;
784 }
785
786 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
787 {
788         struct vmap_block_queue *vbq;
789         struct vmap_block *vb;
790         struct vmap_area *va;
791         unsigned long vb_idx;
792         int node, err;
793
794         node = numa_node_id();
795
796         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
797                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
798         if (unlikely(!vb))
799                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
800
801         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
802                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
803                                         node, gfp_mask);
804         if (IS_ERR(va)) {
805                 kfree(vb);
806                 return ERR_CAST(va);
807         }
808
809         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
810         if (unlikely(err)) {
811                 kfree(vb);
812                 free_vmap_area(va);
813                 return ERR_PTR(err);
814         }
815
816         spin_lock_init(&vb->lock);
817         vb->va = va;
818         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
819         vb->dirty = 0;
820         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
821         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
822         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
823
824         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
825         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
826         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
827         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
828         BUG_ON(err);
829         radix_tree_preload_end();
830
831         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
832         vb->vbq = vbq;
833         spin_lock(&vbq->lock);
834         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
835         spin_unlock(&vbq->lock);
836         put_cpu_var(vmap_block_queue);
837
838         return vb;
839 }
840
841 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
842 {
843         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
844
845         kfree(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         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
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->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
881                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
882                         spin_lock(&vbq->lock);
883                         list_del_rcu(&vb->free_list);
884                         spin_unlock(&vbq->lock);
885                         spin_unlock(&vb->lock);
886                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
887                 } else
888                         spin_unlock(&vb->lock);
889         }
890         rcu_read_unlock();
891
892         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
893                 list_del(&vb->purge);
894                 free_vmap_block(vb);
895         }
896 }
897
898 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
899 {
900         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
901 }
902
903 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
904 {
905         int cpu;
906
907         for_each_possible_cpu(cpu)
908                 purge_fragmented_blocks(cpu);
909 }
910
911 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
912 {
913         struct vmap_block_queue *vbq;
914         struct vmap_block *vb;
915         unsigned long addr = 0;
916         unsigned int order;
917         int purge = 0;
918
919         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
920         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
921         order = get_order(size);
922
923 again:
924         rcu_read_lock();
925         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
926         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
927                 int i;
928
929                 spin_lock(&vb->lock);
930                 if (vb->free < 1UL << order)
931                         goto next;
932
933                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
934                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
935
936                 if (i < 0) {
937                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
938                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
939                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
940                                 purge = 1;
941                         }
942                         goto next;
943                 }
944                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
945                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
946                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
947                 vb->free -= 1UL << order;
948                 if (vb->free == 0) {
949                         spin_lock(&vbq->lock);
950                         list_del_rcu(&vb->free_list);
951                         spin_unlock(&vbq->lock);
952                 }
953                 spin_unlock(&vb->lock);
954                 break;
955 next:
956                 spin_unlock(&vb->lock);
957         }
958
959         if (purge)
960                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
961
962         put_cpu_var(vmap_block_queue);
963         rcu_read_unlock();
964
965         if (!addr) {
966                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
967                 if (IS_ERR(vb))
968                         return vb;
969                 goto again;
970         }
971
972         return (void *)addr;
973 }
974
975 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
976 {
977         unsigned long offset;
978         unsigned long vb_idx;
979         unsigned int order;
980         struct vmap_block *vb;
981
982         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
983         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
984
985         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
986
987         order = get_order(size);
988
989         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
990
991         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
992         rcu_read_lock();
993         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
994         rcu_read_unlock();
995         BUG_ON(!vb);
996
997         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
998
999         spin_lock(&vb->lock);
1000         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
1001
1002         vb->dirty += 1UL << order;
1003         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1004                 BUG_ON(vb->free);
1005                 spin_unlock(&vb->lock);
1006                 free_vmap_block(vb);
1007         } else
1008                 spin_unlock(&vb->lock);
1009 }
1010
1011 /**
1012  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1013  *
1014  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1015  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1016  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1017  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1018  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1019  *
1020  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1021  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1022  * from the vmap layer.
1023  */
1024 void vm_unmap_aliases(void)
1025 {
1026         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1027         int cpu;
1028         int flush = 0;
1029
1030         if (unlikely(!vmap_initialized))
1031                 return;
1032
1033         for_each_possible_cpu(cpu) {
1034                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1035                 struct vmap_block *vb;
1036
1037                 rcu_read_lock();
1038                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1039                         int i;
1040
1041                         spin_lock(&vb->lock);
1042                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1043                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1044                                 unsigned long s, e;
1045                                 int j;
1046                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1047                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1048
1049                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1050                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1051                                 flush = 1;
1052
1053                                 if (s < start)
1054                                         start = s;
1055                                 if (e > end)
1056                                         end = e;
1057
1058                                 i = j;
1059                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1060                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1061                         }
1062                         spin_unlock(&vb->lock);
1063                 }
1064                 rcu_read_unlock();
1065         }
1066
1067         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1068 }
1069 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1070
1071 /**
1072  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1073  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1074  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1075  */
1076 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1077 {
1078         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1079         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1080
1081         BUG_ON(!addr);
1082         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1083         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1084         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1085
1086         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1087         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1088
1089         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1090                 vb_free(mem, size);
1091         else
1092                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1093 }
1094 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1095
1096 /**
1097  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1098  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1099  * @count: number of pages
1100  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1101  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1102  *
1103  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1104  */
1105 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1106 {
1107         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1108         unsigned long addr;
1109         void *mem;
1110
1111         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1112                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1113                 if (IS_ERR(mem))
1114                         return NULL;
1115                 addr = (unsigned long)mem;
1116         } else {
1117                 struct vmap_area *va;
1118                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1119                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1120                 if (IS_ERR(va))
1121                         return NULL;
1122
1123                 addr = va->va_start;
1124                 mem = (void *)addr;
1125         }
1126         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1127                 vm_unmap_ram(mem, count);
1128                 return NULL;
1129         }
1130         return mem;
1131 }
1132 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1133
1134 /**
1135  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1136  * @vm: vm_struct to register
1137  * @align: requested alignment
1138  *
1139  * This function is used to register kernel vm area before
1140  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1141  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1142  * vm->addr contains the allocated address.
1143  *
1144  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1145  */
1146 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1147 {
1148         static size_t vm_init_off __initdata;
1149         unsigned long addr;
1150
1151         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1152         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1153
1154         vm->addr = (void *)addr;
1155
1156         vm->next = vmlist;
1157         vmlist = vm;
1158 }
1159
1160 void __init vmalloc_init(void)
1161 {
1162         struct vmap_area *va;
1163         struct vm_struct *tmp;
1164         int i;
1165
1166         for_each_possible_cpu(i) {
1167                 struct vmap_block_queue *vbq;
1168
1169                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1170                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1171                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1172         }
1173
1174         /* Import existing vmlist entries. */
1175         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1176                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1177                 va->flags = VM_VM_AREA;
1178                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1179                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1180                 va->vm = tmp;
1181                 __insert_vmap_area(va);
1182         }
1183
1184         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1185
1186         vmap_initialized = true;
1187 }
1188
1189 /**
1190  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1191  * @addr: start of the VM area to map
1192  * @size: size of the VM area to map
1193  * @prot: page protection flags to use
1194  * @pages: pages to map
1195  *
1196  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1197  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1198  * friends.
1199  *
1200  * NOTE:
1201  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1202  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1203  * before calling this function.
1204  *
1205  * RETURNS:
1206  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1207  */
1208 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1209                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1210 {
1211         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1212 }
1213
1214 /**
1215  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1216  * @addr: start of the VM area to unmap
1217  * @size: size of the VM area to unmap
1218  *
1219  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1220  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1221  * friends.
1222  *
1223  * NOTE:
1224  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1225  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1226  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1227  */
1228 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1229 {
1230         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1231 }
1232 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1233
1234 /**
1235  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1236  * @addr: start of the VM area to unmap
1237  * @size: size of the VM area to unmap
1238  *
1239  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1240  * the unmapping and tlb after.
1241  */
1242 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1243 {
1244         unsigned long end = addr + size;
1245
1246         flush_cache_vunmap(addr, end);
1247         vunmap_page_range(addr, end);
1248         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1249 }
1250
1251 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1252 {
1253         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1254         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1255         int err;
1256
1257         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1258         if (err > 0) {
1259                 *pages += err;
1260                 err = 0;
1261         }
1262
1263         return err;
1264 }
1265 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1266
1267 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1268 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1269 struct vm_struct *vmlist;
1270
1271 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1272                               unsigned long flags, void *caller)
1273 {
1274         vm->flags = flags;
1275         vm->addr = (void *)va->va_start;
1276         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1277         vm->caller = caller;
1278         va->vm = vm;
1279         va->flags |= VM_VM_AREA;
1280 }
1281
1282 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1283 {
1284         struct vm_struct *tmp, **p;
1285
1286         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1287         write_lock(&vmlist_lock);
1288         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1289                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1290                         break;
1291         }
1292         vm->next = *p;
1293         *p = vm;
1294         write_unlock(&vmlist_lock);
1295 }
1296
1297 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1298                               unsigned long flags, void *caller)
1299 {
1300         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1301         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1302 }
1303
1304 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1305                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1306                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1307 {
1308         static struct vmap_area *va;
1309         struct vm_struct *area;
1310
1311         BUG_ON(in_interrupt());
1312         if (flags & VM_IOREMAP) {
1313                 int bit = fls(size);
1314
1315                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1316                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1317                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1318                         bit = PAGE_SHIFT;
1319
1320                 align = 1ul << bit;
1321         }
1322
1323         size = PAGE_ALIGN(size);
1324         if (unlikely(!size))
1325                 return NULL;
1326
1327         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1328         if (unlikely(!area))
1329                 return NULL;
1330
1331         /*
1332          * We always allocate a guard page.
1333          */
1334         size += PAGE_SIZE;
1335
1336         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1337         if (IS_ERR(va)) {
1338                 kfree(area);
1339                 return NULL;
1340         }
1341
1342         /*
1343          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1344          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1345          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1346          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1347          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1348          */
1349         if (flags & VM_UNLIST)
1350                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1351         else
1352                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1353
1354         return area;
1355 }
1356
1357 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1358                                 unsigned long start, unsigned long end)
1359 {
1360         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1361                                                 __builtin_return_address(0));
1362 }
1363 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1364
1365 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1366                                        unsigned long start, unsigned long end,
1367                                        void *caller)
1368 {
1369         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1370                                   caller);
1371 }
1372
1373 /**
1374  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1375  *      @size:          size of the area
1376  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1377  *
1378  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1379  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1380  *      on success or %NULL on failure.
1381  */
1382 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1383 {
1384         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1385                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1386 }
1387
1388 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1389                                 void *caller)
1390 {
1391         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1392                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1393 }
1394
1395 static 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                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1423                         struct vm_struct *tmp, **p;
1424                         /*
1425                          * remove from list and disallow access to
1426                          * this vm_struct before unmap. (address range
1427                          * confliction is maintained by vmap.)
1428                          */
1429                         write_lock(&vmlist_lock);
1430                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1431                                 ;
1432                         *p = tmp->next;
1433                         write_unlock(&vmlist_lock);
1434                 }
1435
1436                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1437                 free_unmap_vmap_area(va);
1438                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1439
1440                 return vm;
1441         }
1442         return NULL;
1443 }
1444
1445 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1446 {
1447         struct vm_struct *area;
1448
1449         if (!addr)
1450                 return;
1451
1452         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1453                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1454                 return;
1455         }
1456
1457         area = remove_vm_area(addr);
1458         if (unlikely(!area)) {
1459                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1460                                 addr);
1461                 return;
1462         }
1463
1464         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1465         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1466
1467         if (deallocate_pages) {
1468                 int i;
1469
1470                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1471                         struct page *page = area->pages[i];
1472
1473                         BUG_ON(!page);
1474                         __free_page(page);
1475                 }
1476
1477                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1478                         vfree(area->pages);
1479                 else
1480                         kfree(area->pages);
1481         }
1482
1483         kfree(area);
1484         return;
1485 }
1486
1487 /**
1488  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1489  *      @addr:          memory base address
1490  *
1491  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1492  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1493  *      NULL, no operation is performed.
1494  *
1495  *      Must not be called in interrupt context.
1496  */
1497 void vfree(const void *addr)
1498 {
1499         BUG_ON(in_interrupt());
1500
1501         kmemleak_free(addr);
1502
1503         __vunmap(addr, 1);
1504 }
1505 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1506
1507 /**
1508  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1509  *      @addr:          memory base address
1510  *
1511  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1512  *      which was created from the page array passed to vmap().
1513  *
1514  *      Must not be called in interrupt context.
1515  */
1516 void vunmap(const void *addr)
1517 {
1518         BUG_ON(in_interrupt());
1519         might_sleep();
1520         __vunmap(addr, 0);
1521 }
1522 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1523
1524 /**
1525  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1526  *      @pages:         array of page pointers
1527  *      @count:         number of pages to map
1528  *      @flags:         vm_area->flags
1529  *      @prot:          page protection for the mapping
1530  *
1531  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1532  *      space.
1533  */
1534 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1535                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1536 {
1537         struct vm_struct *area;
1538
1539         might_sleep();
1540
1541         if (count > totalram_pages)
1542                 return NULL;
1543
1544         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1545                                         __builtin_return_address(0));
1546         if (!area)
1547                 return NULL;
1548
1549         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1550                 vunmap(area->addr);
1551                 return NULL;
1552         }
1553
1554         return area->addr;
1555 }
1556 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1557
1558 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1559                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1560                             int node, void *caller);
1561 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1562                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1563 {
1564         const int order = 0;
1565         struct page **pages;
1566         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1567         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1568
1569         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1570         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1571
1572         area->nr_pages = nr_pages;
1573         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1574         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1575                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1576                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1577                 area->flags |= VM_VPAGES;
1578         } else {
1579                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1580         }
1581         area->pages = pages;
1582         area->caller = caller;
1583         if (!area->pages) {
1584                 remove_vm_area(area->addr);
1585                 kfree(area);
1586                 return NULL;
1587         }
1588
1589         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1590                 struct page *page;
1591                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1592
1593                 if (node < 0)
1594                         page = alloc_page(tmp_mask);
1595                 else
1596                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1597
1598                 if (unlikely(!page)) {
1599                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1600                         area->nr_pages = i;
1601                         goto fail;
1602                 }
1603                 area->pages[i] = page;
1604         }
1605
1606         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1607                 goto fail;
1608         return area->addr;
1609
1610 fail:
1611         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, "vmalloc: allocation failure, "
1612                           "allocated %ld of %ld bytes\n",
1613                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1614         vfree(area->addr);
1615         return NULL;
1616 }
1617
1618 /**
1619  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1620  *      @size:          allocation size
1621  *      @align:         desired alignment
1622  *      @start:         vm area range start
1623  *      @end:           vm area range end
1624  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1625  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1626  *      @node:          node to use for allocation or -1
1627  *      @caller:        caller's return address
1628  *
1629  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1630  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1631  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1632  */
1633 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1634                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1635                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1636 {
1637         struct vm_struct *area;
1638         void *addr;
1639         unsigned long real_size = size;
1640
1641         size = PAGE_ALIGN(size);
1642         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1643                 return NULL;
1644
1645         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1646                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1647
1648         if (!area)
1649                 return NULL;
1650
1651         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1652         if (!addr)
1653                 return NULL;
1654
1655         /*
1656          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1657          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1658          */
1659         insert_vmalloc_vmlist(area);
1660
1661         /*
1662          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1663          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1664          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1665          */
1666         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1667
1668         return addr;
1669 }
1670
1671 /**
1672  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1673  *      @size:          allocation size
1674  *      @align:         desired alignment
1675  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1676  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1677  *      @node:          node to use for allocation or -1
1678  *      @caller:        caller's return address
1679  *
1680  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1681  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1682  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1683  */
1684 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1685                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1686                             int node, void *caller)
1687 {
1688         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1689                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1690 }
1691
1692 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1693 {
1694         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1695                                 __builtin_return_address(0));
1696 }
1697 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1698
1699 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1700                                         int node, gfp_t flags)
1701 {
1702         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1703                                         node, __builtin_return_address(0));
1704 }
1705
1706 /**
1707  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1708  *      @size:          allocation size
1709  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1710  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1711  *
1712  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1713  *      use __vmalloc() instead.
1714  */
1715 void *vmalloc(unsigned long size)
1716 {
1717         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1718 }
1719 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1720
1721 /**
1722  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1723  *      @size:  allocation size
1724  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1725  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1726  *      The memory allocated is set to zero.
1727  *
1728  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1729  *      use __vmalloc() instead.
1730  */
1731 void *vzalloc(unsigned long size)
1732 {
1733         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1734                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1735 }
1736 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1737
1738 /**
1739  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1740  * @size: allocation size
1741  *
1742  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1743  * without leaking data.
1744  */
1745 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1746 {
1747         struct vm_struct *area;
1748         void *ret;
1749
1750         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1751                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1752                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1753         if (ret) {
1754                 area = find_vm_area(ret);
1755                 area->flags |= VM_USERMAP;
1756         }
1757         return ret;
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1760
1761 /**
1762  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1763  *      @size:          allocation size
1764  *      @node:          numa node
1765  *
1766  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1767  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1768  *
1769  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1770  *      use __vmalloc() instead.
1771  */
1772 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1773 {
1774         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1775                                         node, __builtin_return_address(0));
1776 }
1777 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1778
1779 /**
1780  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1781  * @size:       allocation size
1782  * @node:       numa node
1783  *
1784  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1785  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1786  * The memory allocated is set to zero.
1787  *
1788  * For tight control over page level allocator and protection flags
1789  * use __vmalloc_node() instead.
1790  */
1791 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1792 {
1793         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1794                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1797
1798 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1799 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1800 #endif
1801
1802 /**
1803  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1804  *      @size:          allocation size
1805  *
1806  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1807  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1808  *      executable kernel virtual space.
1809  *
1810  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1811  *      use __vmalloc() instead.
1812  */
1813
1814 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1815 {
1816         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1817                               -1, __builtin_return_address(0));
1818 }
1819
1820 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1821 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1822 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1823 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1824 #else
1825 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1826 #endif
1827
1828 /**
1829  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1830  *      @size:          allocation size
1831  *
1832  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1833  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1834  */
1835 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1836 {
1837         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1838                               -1, __builtin_return_address(0));
1839 }
1840 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1841
1842 /**
1843  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1844  *      @size:          allocation size
1845  *
1846  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1847  * mapped to userspace without leaking data.
1848  */
1849 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1850 {
1851         struct vm_struct *area;
1852         void *ret;
1853
1854         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1855                              -1, __builtin_return_address(0));
1856         if (ret) {
1857                 area = find_vm_area(ret);
1858                 area->flags |= VM_USERMAP;
1859         }
1860         return ret;
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1863
1864 /*
1865  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1866  * If the page is not present, fill zero.
1867  */
1868
1869 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1870 {
1871         struct page *p;
1872         int copied = 0;
1873
1874         while (count) {
1875                 unsigned long offset, length;
1876
1877                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1878                 length = PAGE_SIZE - offset;
1879                 if (length > count)
1880                         length = count;
1881                 p = vmalloc_to_page(addr);
1882                 /*
1883                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1884                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1885                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1886                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1887                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1888                  */
1889                 if (p) {
1890                         /*
1891                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1892                          * function description)
1893                          */
1894                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1895                         memcpy(buf, map + offset, length);
1896                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1897                 } else
1898                         memset(buf, 0, length);
1899
1900                 addr += length;
1901                 buf += length;
1902                 copied += length;
1903                 count -= length;
1904         }
1905         return copied;
1906 }
1907
1908 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1909 {
1910         struct page *p;
1911         int copied = 0;
1912
1913         while (count) {
1914                 unsigned long offset, length;
1915
1916                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1917                 length = PAGE_SIZE - offset;
1918                 if (length > count)
1919                         length = count;
1920                 p = vmalloc_to_page(addr);
1921                 /*
1922                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1923                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1924                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1925                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1926                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1927                  */
1928                 if (p) {
1929                         /*
1930                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1931                          * function description)
1932                          */
1933                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1934                         memcpy(map + offset, buf, length);
1935                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1936                 }
1937                 addr += length;
1938                 buf += length;
1939                 copied += length;
1940                 count -= length;
1941         }
1942         return copied;
1943 }
1944
1945 /**
1946  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1947  *      @buf:           buffer for reading data
1948  *      @addr:          vm address.
1949  *      @count:         number of bytes to be read.
1950  *
1951  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1952  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1953  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1954  *
1955  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1956  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1957  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1958  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1959  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1960  *
1961  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1962  *      vm_struct area, returns 0.
1963  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1964  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1965  *
1966  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1967  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1968  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1969  *      any informaion, as /dev/kmem.
1970  *
1971  */
1972
1973 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1974 {
1975         struct vm_struct *tmp;
1976         char *vaddr, *buf_start = buf;
1977         unsigned long buflen = count;
1978         unsigned long n;
1979
1980         /* Don't allow overflow */
1981         if ((unsigned long) addr + count < count)
1982                 count = -(unsigned long) addr;
1983
1984         read_lock(&vmlist_lock);
1985         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1986                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1987                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1988                         continue;
1989                 while (addr < vaddr) {
1990                         if (count == 0)
1991                                 goto finished;
1992                         *buf = '\0';
1993                         buf++;
1994                         addr++;
1995                         count--;
1996                 }
1997                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1998                 if (n > count)
1999                         n = count;
2000                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2001                         aligned_vread(buf, addr, n);
2002                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2003                         memset(buf, 0, n);
2004                 buf += n;
2005                 addr += n;
2006                 count -= n;
2007         }
2008 finished:
2009         read_unlock(&vmlist_lock);
2010
2011         if (buf == buf_start)
2012                 return 0;
2013         /* zero-fill memory holes */
2014         if (buf != buf_start + buflen)
2015                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2016
2017         return buflen;
2018 }
2019
2020 /**
2021  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2022  *      @buf:           buffer for source data
2023  *      @addr:          vm address.
2024  *      @count:         number of bytes to be read.
2025  *
2026  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2027  *      (same number to @count).
2028  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2029  *      vmalloc area, returns 0.
2030  *
2031  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2032  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2033  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2034  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2035  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2036  *
2037  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2038  *      vm_struct area, returns 0.
2039  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
2040  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
2041  *
2042  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2043  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2044  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2045  *      any informaion, as /dev/kmem.
2046  */
2047
2048 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2049 {
2050         struct vm_struct *tmp;
2051         char *vaddr;
2052         unsigned long n, buflen;
2053         int copied = 0;
2054
2055         /* Don't allow overflow */
2056         if ((unsigned long) addr + count < count)
2057                 count = -(unsigned long) addr;
2058         buflen = count;
2059
2060         read_lock(&vmlist_lock);
2061         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2062                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2063                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2064                         continue;
2065                 while (addr < vaddr) {
2066                         if (count == 0)
2067                                 goto finished;
2068                         buf++;
2069                         addr++;
2070                         count--;
2071                 }
2072                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2073                 if (n > count)
2074                         n = count;
2075                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2076                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2077                         copied++;
2078                 }
2079                 buf += n;
2080                 addr += n;
2081                 count -= n;
2082         }
2083 finished:
2084         read_unlock(&vmlist_lock);
2085         if (!copied)
2086                 return 0;
2087         return buflen;
2088 }
2089
2090 /**
2091  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2092  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2093  *      @addr:          vmalloc memory
2094  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2095  *
2096  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2097  *
2098  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2099  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2100  *      that criteria isn't met.
2101  *
2102  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2103  */
2104 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2105                                                 unsigned long pgoff)
2106 {
2107         struct vm_struct *area;
2108         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2109         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2110
2111         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2112                 return -EINVAL;
2113
2114         area = find_vm_area(addr);
2115         if (!area)
2116                 return -EINVAL;
2117
2118         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2119                 return -EINVAL;
2120
2121         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2122                 return -EINVAL;
2123
2124         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2125         do {
2126                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2127                 int ret;
2128
2129                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2130                 if (ret)
2131                         return ret;
2132
2133                 uaddr += PAGE_SIZE;
2134                 addr += PAGE_SIZE;
2135                 usize -= PAGE_SIZE;
2136         } while (usize > 0);
2137
2138         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2139         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2140
2141         return 0;
2142 }
2143 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2144
2145 /*
2146  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2147  * have one.
2148  */
2149 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2150 {
2151 }
2152
2153
2154 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2155 {
2156         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2157         return 0;
2158 }
2159
2160 /**
2161  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2162  *      @size:          size of the area
2163  *
2164  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2165  *
2166  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2167  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2168  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2169  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2170  *      processes.
2171  */
2172 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2173 {
2174         struct vm_struct *area;
2175
2176         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2177                                 __builtin_return_address(0));
2178         if (area == NULL)
2179                 return NULL;
2180
2181         /*
2182          * This ensures that page tables are constructed for this region
2183          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2184          */
2185         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2186                                 area->size, f, NULL)) {
2187                 free_vm_area(area);
2188                 return NULL;
2189         }
2190
2191         /*
2192          * If the allocated address space is passed to a hypercall
2193          * before being used then we cannot rely on a page fault to
2194          * trigger an update of the page tables.  So sync all the page
2195          * tables here.
2196          */
2197         vmalloc_sync_all();
2198
2199         return area;
2200 }
2201 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2202
2203 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2204 {
2205         struct vm_struct *ret;
2206         ret = remove_vm_area(area->addr);
2207         BUG_ON(ret != area);
2208         kfree(area);
2209 }
2210 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2211
2212 #ifdef CONFIG_SMP
2213 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2214 {
2215         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2216 }
2217
2218 /**
2219  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2220  * @end: target address
2221  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2222  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2223  *
2224  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2225  *          %false if no vmap_area exists
2226  *
2227  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2228  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2229  */
2230 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2231                                struct vmap_area **pnext,
2232                                struct vmap_area **pprev)
2233 {
2234         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2235         struct vmap_area *va = NULL;
2236
2237         while (n) {
2238                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2239                 if (end < va->va_end)
2240                         n = n->rb_left;
2241                 else if (end > va->va_end)
2242                         n = n->rb_right;
2243                 else
2244                         break;
2245         }
2246
2247         if (!va)
2248                 return false;
2249
2250         if (va->va_end > end) {
2251                 *pnext = va;
2252                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2253         } else {
2254                 *pprev = va;
2255                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2256         }
2257         return true;
2258 }
2259
2260 /**
2261  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2262  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2263  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2264  * @align: alignment
2265  *
2266  * Returns: determined end address
2267  *
2268  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2269  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2270  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2271  *
2272  * Please note that the address returned by this function may fall
2273  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2274  * that.
2275  */
2276 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2277                                        struct vmap_area **pprev,
2278                                        unsigned long align)
2279 {
2280         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2281         unsigned long addr;
2282
2283         if (*pnext)
2284                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2285         else
2286                 addr = vmalloc_end;
2287
2288         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2289                 *pnext = *pprev;
2290                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2291         }
2292
2293         return addr;
2294 }
2295
2296 /**
2297  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2298  * @offsets: array containing offset of each area
2299  * @sizes: array containing size of each area
2300  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2301  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2302  *
2303  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2304  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2305  *
2306  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2307  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2308  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2309  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2310  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2311  * areas are allocated from top.
2312  *
2313  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2314  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2315  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2316  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2317  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2318  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2319  */
2320 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2321                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2322                                      size_t align)
2323 {
2324         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2325         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2326         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2327         struct vm_struct **vms;
2328         int area, area2, last_area, term_area;
2329         unsigned long base, start, end, last_end;
2330         bool purged = false;
2331
2332         /* verify parameters and allocate data structures */
2333         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2334         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2335                 start = offsets[area];
2336                 end = start + sizes[area];
2337
2338                 /* is everything aligned properly? */
2339                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2340                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2341
2342                 /* detect the area with the highest address */
2343                 if (start > offsets[last_area])
2344                         last_area = area;
2345
2346                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2347                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2348                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2349
2350                         if (area2 == area)
2351                                 continue;
2352
2353                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2354                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2355                 }
2356         }
2357         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2358
2359         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2360                 WARN_ON(true);
2361                 return NULL;
2362         }
2363
2364         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2365         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2366         if (!vas || !vms)
2367                 goto err_free;
2368
2369         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2370                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2371                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2372                 if (!vas[area] || !vms[area])
2373                         goto err_free;
2374         }
2375 retry:
2376         spin_lock(&vmap_area_lock);
2377
2378         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2379         area = term_area = last_area;
2380         start = offsets[area];
2381         end = start + sizes[area];
2382
2383         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2384                 base = vmalloc_end - last_end;
2385                 goto found;
2386         }
2387         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2388
2389         while (true) {
2390                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2391                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2392
2393                 /*
2394                  * base might have underflowed, add last_end before
2395                  * comparing.
2396                  */
2397                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2398                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2399                         if (!purged) {
2400                                 purge_vmap_area_lazy();
2401                                 purged = true;
2402                                 goto retry;
2403                         }
2404                         goto err_free;
2405                 }
2406
2407                 /*
2408                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2409                  * right below next and then recheck.
2410                  */
2411                 if (next && next->va_start < base + end) {
2412                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2413                         term_area = area;
2414                         continue;
2415                 }
2416
2417                 /*
2418                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2419                  * base so that it's right below new next and then
2420                  * recheck.
2421                  */
2422                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2423                         next = prev;
2424                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2425                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2426                         term_area = area;
2427                         continue;
2428                 }
2429
2430                 /*
2431                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2432                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2433                  */
2434                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2435                 if (area == term_area)
2436                         break;
2437                 start = offsets[area];
2438                 end = start + sizes[area];
2439                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2440         }
2441 found:
2442         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2443         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2444                 struct vmap_area *va = vas[area];
2445
2446                 va->va_start = base + offsets[area];
2447                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2448                 __insert_vmap_area(va);
2449         }
2450
2451         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2452
2453         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2454
2455         /* insert all vm's */
2456         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2457                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2458                                   pcpu_get_vm_areas);
2459
2460         kfree(vas);
2461         return vms;
2462
2463 err_free:
2464         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2465                 if (vas)
2466                         kfree(vas[area]);
2467                 if (vms)
2468                         kfree(vms[area]);
2469         }
2470         kfree(vas);
2471         kfree(vms);
2472         return NULL;
2473 }
2474
2475 /**
2476  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2477  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2478  * @nr_vms: the number of allocated areas
2479  *
2480  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2481  */
2482 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2483 {
2484         int i;
2485
2486         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2487                 free_vm_area(vms[i]);
2488         kfree(vms);
2489 }
2490 #endif  /* CONFIG_SMP */
2491
2492 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2493 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2494         __acquires(&vmlist_lock)
2495 {
2496         loff_t n = *pos;
2497         struct vm_struct *v;
2498
2499         read_lock(&vmlist_lock);
2500         v = vmlist;
2501         while (n > 0 && v) {
2502                 n--;
2503                 v = v->next;
2504         }
2505         if (!n)
2506                 return v;
2507
2508         return NULL;
2509
2510 }
2511
2512 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2513 {
2514         struct vm_struct *v = p;
2515
2516         ++*pos;
2517         return v->next;
2518 }
2519
2520 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2521         __releases(&vmlist_lock)
2522 {
2523         read_unlock(&vmlist_lock);
2524 }
2525
2526 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2527 {
2528         if (NUMA_BUILD) {
2529                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2530
2531                 if (!counters)
2532                         return;
2533
2534                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2535
2536                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2537                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2538
2539                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2540                         if (counters[nr])
2541                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2542         }
2543 }
2544
2545 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2546 {
2547         struct vm_struct *v = p;
2548
2549         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2550                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2551
2552         if (v->caller)
2553                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2554
2555         if (v->nr_pages)
2556                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2557
2558         if (v->phys_addr)
2559                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2560
2561         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2562                 seq_printf(m, " ioremap");
2563
2564         if (v->flags & VM_ALLOC)
2565                 seq_printf(m, " vmalloc");
2566
2567         if (v->flags & VM_MAP)
2568                 seq_printf(m, " vmap");
2569
2570         if (v->flags & VM_USERMAP)
2571                 seq_printf(m, " user");
2572
2573         if (v->flags & VM_VPAGES)
2574                 seq_printf(m, " vpages");
2575
2576         show_numa_info(m, v);
2577         seq_putc(m, '\n');
2578         return 0;
2579 }
2580
2581 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2582         .start = s_start,
2583         .next = s_next,
2584         .stop = s_stop,
2585         .show = s_show,
2586 };
2587
2588 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2589 {
2590         unsigned int *ptr = NULL;
2591         int ret;
2592
2593         if (NUMA_BUILD) {
2594                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2595                 if (ptr == NULL)
2596                         return -ENOMEM;
2597         }
2598         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2599         if (!ret) {
2600                 struct seq_file *m = file->private_data;
2601                 m->private = ptr;
2602         } else
2603                 kfree(ptr);
2604         return ret;
2605 }
2606
2607 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2608         .open           = vmalloc_open,
2609         .read           = seq_read,
2610         .llseek         = seq_lseek,
2611         .release        = seq_release_private,
2612 };
2613
2614 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2615 {
2616         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2617         return 0;
2618 }
2619 module_init(proc_vmalloc_init);
2620 #endif
2621