OSDN Git Service

mm: sync vmalloc address space page tables in alloc_vm_area()
[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         void *private;
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 = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1178                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1179                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1180                 __insert_vmap_area(va);
1181         }
1182
1183         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1184
1185         vmap_initialized = true;
1186 }
1187
1188 /**
1189  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1190  * @addr: start of the VM area to map
1191  * @size: size of the VM area to map
1192  * @prot: page protection flags to use
1193  * @pages: pages to map
1194  *
1195  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1196  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1197  * friends.
1198  *
1199  * NOTE:
1200  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1201  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1202  * before calling this function.
1203  *
1204  * RETURNS:
1205  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1206  */
1207 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1208                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1209 {
1210         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1211 }
1212
1213 /**
1214  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1215  * @addr: start of the VM area to unmap
1216  * @size: size of the VM area to unmap
1217  *
1218  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1219  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1220  * friends.
1221  *
1222  * NOTE:
1223  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1224  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1225  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1226  */
1227 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1228 {
1229         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1230 }
1231 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1232
1233 /**
1234  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1235  * @addr: start of the VM area to unmap
1236  * @size: size of the VM area to unmap
1237  *
1238  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1239  * the unmapping and tlb after.
1240  */
1241 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1242 {
1243         unsigned long end = addr + size;
1244
1245         flush_cache_vunmap(addr, end);
1246         vunmap_page_range(addr, end);
1247         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1248 }
1249
1250 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1251 {
1252         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1253         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1254         int err;
1255
1256         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1257         if (err > 0) {
1258                 *pages += err;
1259                 err = 0;
1260         }
1261
1262         return err;
1263 }
1264 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1265
1266 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1267 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1268 struct vm_struct *vmlist;
1269
1270 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1271                               unsigned long flags, void *caller)
1272 {
1273         struct vm_struct *tmp, **p;
1274
1275         vm->flags = flags;
1276         vm->addr = (void *)va->va_start;
1277         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1278         vm->caller = caller;
1279         va->private = vm;
1280         va->flags |= VM_VM_AREA;
1281
1282         write_lock(&vmlist_lock);
1283         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1284                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1285                         break;
1286         }
1287         vm->next = *p;
1288         *p = vm;
1289         write_unlock(&vmlist_lock);
1290 }
1291
1292 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1293                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1294                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1295 {
1296         static struct vmap_area *va;
1297         struct vm_struct *area;
1298
1299         BUG_ON(in_interrupt());
1300         if (flags & VM_IOREMAP) {
1301                 int bit = fls(size);
1302
1303                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1304                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1305                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1306                         bit = PAGE_SHIFT;
1307
1308                 align = 1ul << bit;
1309         }
1310
1311         size = PAGE_ALIGN(size);
1312         if (unlikely(!size))
1313                 return NULL;
1314
1315         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1316         if (unlikely(!area))
1317                 return NULL;
1318
1319         /*
1320          * We always allocate a guard page.
1321          */
1322         size += PAGE_SIZE;
1323
1324         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1325         if (IS_ERR(va)) {
1326                 kfree(area);
1327                 return NULL;
1328         }
1329
1330         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1331         return area;
1332 }
1333
1334 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1335                                 unsigned long start, unsigned long end)
1336 {
1337         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1338                                                 __builtin_return_address(0));
1339 }
1340 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1341
1342 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1343                                        unsigned long start, unsigned long end,
1344                                        void *caller)
1345 {
1346         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1347                                   caller);
1348 }
1349
1350 /**
1351  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1352  *      @size:          size of the area
1353  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1354  *
1355  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1356  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1357  *      on success or %NULL on failure.
1358  */
1359 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1360 {
1361         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1362                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1363 }
1364
1365 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1366                                 void *caller)
1367 {
1368         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1369                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1370 }
1371
1372 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1373 {
1374         struct vmap_area *va;
1375
1376         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1377         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1378                 return va->private;
1379
1380         return NULL;
1381 }
1382
1383 /**
1384  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1385  *      @addr:          base address
1386  *
1387  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1388  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1389  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1390  */
1391 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1392 {
1393         struct vmap_area *va;
1394
1395         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1396         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1397                 struct vm_struct *vm = va->private;
1398                 struct vm_struct *tmp, **p;
1399                 /*
1400                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1401                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1402                  * vmap.)
1403                  */
1404                 write_lock(&vmlist_lock);
1405                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1406                         ;
1407                 *p = tmp->next;
1408                 write_unlock(&vmlist_lock);
1409
1410                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1411                 free_unmap_vmap_area(va);
1412                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1413
1414                 return vm;
1415         }
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1420 {
1421         struct vm_struct *area;
1422
1423         if (!addr)
1424                 return;
1425
1426         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1427                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1428                 return;
1429         }
1430
1431         area = remove_vm_area(addr);
1432         if (unlikely(!area)) {
1433                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1434                                 addr);
1435                 return;
1436         }
1437
1438         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1439         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1440
1441         if (deallocate_pages) {
1442                 int i;
1443
1444                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1445                         struct page *page = area->pages[i];
1446
1447                         BUG_ON(!page);
1448                         __free_page(page);
1449                 }
1450
1451                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1452                         vfree(area->pages);
1453                 else
1454                         kfree(area->pages);
1455         }
1456
1457         kfree(area);
1458         return;
1459 }
1460
1461 /**
1462  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1463  *      @addr:          memory base address
1464  *
1465  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1466  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1467  *      NULL, no operation is performed.
1468  *
1469  *      Must not be called in interrupt context.
1470  */
1471 void vfree(const void *addr)
1472 {
1473         BUG_ON(in_interrupt());
1474
1475         kmemleak_free(addr);
1476
1477         __vunmap(addr, 1);
1478 }
1479 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1480
1481 /**
1482  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1483  *      @addr:          memory base address
1484  *
1485  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1486  *      which was created from the page array passed to vmap().
1487  *
1488  *      Must not be called in interrupt context.
1489  */
1490 void vunmap(const void *addr)
1491 {
1492         BUG_ON(in_interrupt());
1493         might_sleep();
1494         __vunmap(addr, 0);
1495 }
1496 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1497
1498 /**
1499  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1500  *      @pages:         array of page pointers
1501  *      @count:         number of pages to map
1502  *      @flags:         vm_area->flags
1503  *      @prot:          page protection for the mapping
1504  *
1505  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1506  *      space.
1507  */
1508 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1509                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1510 {
1511         struct vm_struct *area;
1512
1513         might_sleep();
1514
1515         if (count > totalram_pages)
1516                 return NULL;
1517
1518         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1519                                         __builtin_return_address(0));
1520         if (!area)
1521                 return NULL;
1522
1523         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1524                 vunmap(area->addr);
1525                 return NULL;
1526         }
1527
1528         return area->addr;
1529 }
1530 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1531
1532 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1533                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1534                             int node, void *caller);
1535 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1536                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1537 {
1538         const int order = 0;
1539         struct page **pages;
1540         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1541         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1542
1543         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1544         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1545
1546         area->nr_pages = nr_pages;
1547         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1548         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1549                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1550                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1551                 area->flags |= VM_VPAGES;
1552         } else {
1553                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1554         }
1555         area->pages = pages;
1556         area->caller = caller;
1557         if (!area->pages) {
1558                 remove_vm_area(area->addr);
1559                 kfree(area);
1560                 return NULL;
1561         }
1562
1563         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1564                 struct page *page;
1565                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1566
1567                 if (node < 0)
1568                         page = alloc_page(tmp_mask);
1569                 else
1570                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1571
1572                 if (unlikely(!page)) {
1573                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1574                         area->nr_pages = i;
1575                         goto fail;
1576                 }
1577                 area->pages[i] = page;
1578         }
1579
1580         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1581                 goto fail;
1582         return area->addr;
1583
1584 fail:
1585         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, "vmalloc: allocation failure, "
1586                           "allocated %ld of %ld bytes\n",
1587                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1588         vfree(area->addr);
1589         return NULL;
1590 }
1591
1592 /**
1593  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1594  *      @size:          allocation size
1595  *      @align:         desired alignment
1596  *      @start:         vm area range start
1597  *      @end:           vm area range end
1598  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1599  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1600  *      @node:          node to use for allocation or -1
1601  *      @caller:        caller's return address
1602  *
1603  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1604  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1605  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1606  */
1607 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1608                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1609                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1610 {
1611         struct vm_struct *area;
1612         void *addr;
1613         unsigned long real_size = size;
1614
1615         size = PAGE_ALIGN(size);
1616         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1617                 return NULL;
1618
1619         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, start, end, node,
1620                                   gfp_mask, caller);
1621
1622         if (!area)
1623                 return NULL;
1624
1625         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1626
1627         /*
1628          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1629          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1630          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1631          */
1632         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1633
1634         return addr;
1635 }
1636
1637 /**
1638  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1639  *      @size:          allocation size
1640  *      @align:         desired alignment
1641  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1642  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1643  *      @node:          node to use for allocation or -1
1644  *      @caller:        caller's return address
1645  *
1646  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1647  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1648  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1649  */
1650 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1651                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1652                             int node, void *caller)
1653 {
1654         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1655                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1656 }
1657
1658 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1659 {
1660         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1661                                 __builtin_return_address(0));
1662 }
1663 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1664
1665 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1666                                         int node, gfp_t flags)
1667 {
1668         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1669                                         node, __builtin_return_address(0));
1670 }
1671
1672 /**
1673  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1674  *      @size:          allocation size
1675  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1676  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1677  *
1678  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1679  *      use __vmalloc() instead.
1680  */
1681 void *vmalloc(unsigned long size)
1682 {
1683         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1684 }
1685 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1686
1687 /**
1688  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1689  *      @size:  allocation size
1690  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1691  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1692  *      The memory allocated is set to zero.
1693  *
1694  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1695  *      use __vmalloc() instead.
1696  */
1697 void *vzalloc(unsigned long size)
1698 {
1699         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1700                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1701 }
1702 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1703
1704 /**
1705  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1706  * @size: allocation size
1707  *
1708  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1709  * without leaking data.
1710  */
1711 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1712 {
1713         struct vm_struct *area;
1714         void *ret;
1715
1716         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1717                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1718                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1719         if (ret) {
1720                 area = find_vm_area(ret);
1721                 area->flags |= VM_USERMAP;
1722         }
1723         return ret;
1724 }
1725 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1726
1727 /**
1728  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1729  *      @size:          allocation size
1730  *      @node:          numa node
1731  *
1732  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1733  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1734  *
1735  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1736  *      use __vmalloc() instead.
1737  */
1738 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1739 {
1740         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1741                                         node, __builtin_return_address(0));
1742 }
1743 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1744
1745 /**
1746  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1747  * @size:       allocation size
1748  * @node:       numa node
1749  *
1750  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1751  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1752  * The memory allocated is set to zero.
1753  *
1754  * For tight control over page level allocator and protection flags
1755  * use __vmalloc_node() instead.
1756  */
1757 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1758 {
1759         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1760                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1761 }
1762 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1763
1764 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1765 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1766 #endif
1767
1768 /**
1769  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1770  *      @size:          allocation size
1771  *
1772  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1773  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1774  *      executable kernel virtual space.
1775  *
1776  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1777  *      use __vmalloc() instead.
1778  */
1779
1780 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1781 {
1782         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1783                               -1, __builtin_return_address(0));
1784 }
1785
1786 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1787 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1788 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1789 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1790 #else
1791 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1792 #endif
1793
1794 /**
1795  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1796  *      @size:          allocation size
1797  *
1798  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1799  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1800  */
1801 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1802 {
1803         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1804                               -1, __builtin_return_address(0));
1805 }
1806 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1807
1808 /**
1809  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1810  *      @size:          allocation size
1811  *
1812  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1813  * mapped to userspace without leaking data.
1814  */
1815 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1816 {
1817         struct vm_struct *area;
1818         void *ret;
1819
1820         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1821                              -1, __builtin_return_address(0));
1822         if (ret) {
1823                 area = find_vm_area(ret);
1824                 area->flags |= VM_USERMAP;
1825         }
1826         return ret;
1827 }
1828 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1829
1830 /*
1831  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1832  * If the page is not present, fill zero.
1833  */
1834
1835 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1836 {
1837         struct page *p;
1838         int copied = 0;
1839
1840         while (count) {
1841                 unsigned long offset, length;
1842
1843                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1844                 length = PAGE_SIZE - offset;
1845                 if (length > count)
1846                         length = count;
1847                 p = vmalloc_to_page(addr);
1848                 /*
1849                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1850                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1851                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1852                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1853                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1854                  */
1855                 if (p) {
1856                         /*
1857                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1858                          * function description)
1859                          */
1860                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1861                         memcpy(buf, map + offset, length);
1862                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1863                 } else
1864                         memset(buf, 0, length);
1865
1866                 addr += length;
1867                 buf += length;
1868                 copied += length;
1869                 count -= length;
1870         }
1871         return copied;
1872 }
1873
1874 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1875 {
1876         struct page *p;
1877         int copied = 0;
1878
1879         while (count) {
1880                 unsigned long offset, length;
1881
1882                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1883                 length = PAGE_SIZE - offset;
1884                 if (length > count)
1885                         length = count;
1886                 p = vmalloc_to_page(addr);
1887                 /*
1888                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1889                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1890                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1891                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1892                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1893                  */
1894                 if (p) {
1895                         /*
1896                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1897                          * function description)
1898                          */
1899                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1900                         memcpy(map + offset, buf, length);
1901                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1902                 }
1903                 addr += length;
1904                 buf += length;
1905                 copied += length;
1906                 count -= length;
1907         }
1908         return copied;
1909 }
1910
1911 /**
1912  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1913  *      @buf:           buffer for reading data
1914  *      @addr:          vm address.
1915  *      @count:         number of bytes to be read.
1916  *
1917  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1918  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1919  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1920  *
1921  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1922  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1923  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1924  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1925  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1926  *
1927  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1928  *      vm_struct area, returns 0.
1929  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1930  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1931  *
1932  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1933  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1934  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1935  *      any informaion, as /dev/kmem.
1936  *
1937  */
1938
1939 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1940 {
1941         struct vm_struct *tmp;
1942         char *vaddr, *buf_start = buf;
1943         unsigned long buflen = count;
1944         unsigned long n;
1945
1946         /* Don't allow overflow */
1947         if ((unsigned long) addr + count < count)
1948                 count = -(unsigned long) addr;
1949
1950         read_lock(&vmlist_lock);
1951         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1952                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1953                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1954                         continue;
1955                 while (addr < vaddr) {
1956                         if (count == 0)
1957                                 goto finished;
1958                         *buf = '\0';
1959                         buf++;
1960                         addr++;
1961                         count--;
1962                 }
1963                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1964                 if (n > count)
1965                         n = count;
1966                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1967                         aligned_vread(buf, addr, n);
1968                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1969                         memset(buf, 0, n);
1970                 buf += n;
1971                 addr += n;
1972                 count -= n;
1973         }
1974 finished:
1975         read_unlock(&vmlist_lock);
1976
1977         if (buf == buf_start)
1978                 return 0;
1979         /* zero-fill memory holes */
1980         if (buf != buf_start + buflen)
1981                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1982
1983         return buflen;
1984 }
1985
1986 /**
1987  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1988  *      @buf:           buffer for source data
1989  *      @addr:          vm address.
1990  *      @count:         number of bytes to be read.
1991  *
1992  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1993  *      (same number to @count).
1994  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1995  *      vmalloc area, returns 0.
1996  *
1997  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1998  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1999  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2000  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2001  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2002  *
2003  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2004  *      vm_struct area, returns 0.
2005  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
2006  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
2007  *
2008  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2009  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2010  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2011  *      any informaion, as /dev/kmem.
2012  */
2013
2014 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2015 {
2016         struct vm_struct *tmp;
2017         char *vaddr;
2018         unsigned long n, buflen;
2019         int copied = 0;
2020
2021         /* Don't allow overflow */
2022         if ((unsigned long) addr + count < count)
2023                 count = -(unsigned long) addr;
2024         buflen = count;
2025
2026         read_lock(&vmlist_lock);
2027         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2028                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2029                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2030                         continue;
2031                 while (addr < vaddr) {
2032                         if (count == 0)
2033                                 goto finished;
2034                         buf++;
2035                         addr++;
2036                         count--;
2037                 }
2038                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2039                 if (n > count)
2040                         n = count;
2041                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2042                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2043                         copied++;
2044                 }
2045                 buf += n;
2046                 addr += n;
2047                 count -= n;
2048         }
2049 finished:
2050         read_unlock(&vmlist_lock);
2051         if (!copied)
2052                 return 0;
2053         return buflen;
2054 }
2055
2056 /**
2057  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2058  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2059  *      @addr:          vmalloc memory
2060  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2061  *
2062  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2063  *
2064  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2065  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2066  *      that criteria isn't met.
2067  *
2068  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2069  */
2070 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2071                                                 unsigned long pgoff)
2072 {
2073         struct vm_struct *area;
2074         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2075         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2076
2077         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2078                 return -EINVAL;
2079
2080         area = find_vm_area(addr);
2081         if (!area)
2082                 return -EINVAL;
2083
2084         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2085                 return -EINVAL;
2086
2087         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2088                 return -EINVAL;
2089
2090         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2091         do {
2092                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2093                 int ret;
2094
2095                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2096                 if (ret)
2097                         return ret;
2098
2099                 uaddr += PAGE_SIZE;
2100                 addr += PAGE_SIZE;
2101                 usize -= PAGE_SIZE;
2102         } while (usize > 0);
2103
2104         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2105         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2106
2107         return 0;
2108 }
2109 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2110
2111 /*
2112  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2113  * have one.
2114  */
2115 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2116 {
2117 }
2118
2119
2120 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2121 {
2122         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2123         return 0;
2124 }
2125
2126 /**
2127  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2128  *      @size:          size of the area
2129  *
2130  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2131  *
2132  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2133  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2134  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2135  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2136  *      processes.
2137  */
2138 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2139 {
2140         struct vm_struct *area;
2141
2142         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2143                                 __builtin_return_address(0));
2144         if (area == NULL)
2145                 return NULL;
2146
2147         /*
2148          * This ensures that page tables are constructed for this region
2149          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2150          */
2151         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2152                                 area->size, f, NULL)) {
2153                 free_vm_area(area);
2154                 return NULL;
2155         }
2156
2157         /*
2158          * If the allocated address space is passed to a hypercall
2159          * before being used then we cannot rely on a page fault to
2160          * trigger an update of the page tables.  So sync all the page
2161          * tables here.
2162          */
2163         vmalloc_sync_all();
2164
2165         return area;
2166 }
2167 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2168
2169 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2170 {
2171         struct vm_struct *ret;
2172         ret = remove_vm_area(area->addr);
2173         BUG_ON(ret != area);
2174         kfree(area);
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2177
2178 #ifdef CONFIG_SMP
2179 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2180 {
2181         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2182 }
2183
2184 /**
2185  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2186  * @end: target address
2187  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2188  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2189  *
2190  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2191  *          %false if no vmap_area exists
2192  *
2193  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2194  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2195  */
2196 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2197                                struct vmap_area **pnext,
2198                                struct vmap_area **pprev)
2199 {
2200         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2201         struct vmap_area *va = NULL;
2202
2203         while (n) {
2204                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2205                 if (end < va->va_end)
2206                         n = n->rb_left;
2207                 else if (end > va->va_end)
2208                         n = n->rb_right;
2209                 else
2210                         break;
2211         }
2212
2213         if (!va)
2214                 return false;
2215
2216         if (va->va_end > end) {
2217                 *pnext = va;
2218                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2219         } else {
2220                 *pprev = va;
2221                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2222         }
2223         return true;
2224 }
2225
2226 /**
2227  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2228  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2229  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2230  * @align: alignment
2231  *
2232  * Returns: determined end address
2233  *
2234  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2235  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2236  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2237  *
2238  * Please note that the address returned by this function may fall
2239  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2240  * that.
2241  */
2242 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2243                                        struct vmap_area **pprev,
2244                                        unsigned long align)
2245 {
2246         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2247         unsigned long addr;
2248
2249         if (*pnext)
2250                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2251         else
2252                 addr = vmalloc_end;
2253
2254         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2255                 *pnext = *pprev;
2256                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2257         }
2258
2259         return addr;
2260 }
2261
2262 /**
2263  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2264  * @offsets: array containing offset of each area
2265  * @sizes: array containing size of each area
2266  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2267  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2268  *
2269  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2270  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2271  *
2272  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2273  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2274  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2275  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2276  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2277  * areas are allocated from top.
2278  *
2279  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2280  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2281  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2282  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2283  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2284  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2285  */
2286 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2287                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2288                                      size_t align)
2289 {
2290         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2291         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2292         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2293         struct vm_struct **vms;
2294         int area, area2, last_area, term_area;
2295         unsigned long base, start, end, last_end;
2296         bool purged = false;
2297
2298         /* verify parameters and allocate data structures */
2299         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2300         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2301                 start = offsets[area];
2302                 end = start + sizes[area];
2303
2304                 /* is everything aligned properly? */
2305                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2306                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2307
2308                 /* detect the area with the highest address */
2309                 if (start > offsets[last_area])
2310                         last_area = area;
2311
2312                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2313                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2314                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2315
2316                         if (area2 == area)
2317                                 continue;
2318
2319                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2320                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2321                 }
2322         }
2323         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2324
2325         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2326                 WARN_ON(true);
2327                 return NULL;
2328         }
2329
2330         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2331         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2332         if (!vas || !vms)
2333                 goto err_free;
2334
2335         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2336                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2337                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2338                 if (!vas[area] || !vms[area])
2339                         goto err_free;
2340         }
2341 retry:
2342         spin_lock(&vmap_area_lock);
2343
2344         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2345         area = term_area = last_area;
2346         start = offsets[area];
2347         end = start + sizes[area];
2348
2349         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2350                 base = vmalloc_end - last_end;
2351                 goto found;
2352         }
2353         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2354
2355         while (true) {
2356                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2357                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2358
2359                 /*
2360                  * base might have underflowed, add last_end before
2361                  * comparing.
2362                  */
2363                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2364                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2365                         if (!purged) {
2366                                 purge_vmap_area_lazy();
2367                                 purged = true;
2368                                 goto retry;
2369                         }
2370                         goto err_free;
2371                 }
2372
2373                 /*
2374                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2375                  * right below next and then recheck.
2376                  */
2377                 if (next && next->va_start < base + end) {
2378                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2379                         term_area = area;
2380                         continue;
2381                 }
2382
2383                 /*
2384                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2385                  * base so that it's right below new next and then
2386                  * recheck.
2387                  */
2388                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2389                         next = prev;
2390                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2391                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2392                         term_area = area;
2393                         continue;
2394                 }
2395
2396                 /*
2397                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2398                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2399                  */
2400                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2401                 if (area == term_area)
2402                         break;
2403                 start = offsets[area];
2404                 end = start + sizes[area];
2405                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2406         }
2407 found:
2408         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2409         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2410                 struct vmap_area *va = vas[area];
2411
2412                 va->va_start = base + offsets[area];
2413                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2414                 __insert_vmap_area(va);
2415         }
2416
2417         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2418
2419         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2420
2421         /* insert all vm's */
2422         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2423                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2424                                   pcpu_get_vm_areas);
2425
2426         kfree(vas);
2427         return vms;
2428
2429 err_free:
2430         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2431                 if (vas)
2432                         kfree(vas[area]);
2433                 if (vms)
2434                         kfree(vms[area]);
2435         }
2436         kfree(vas);
2437         kfree(vms);
2438         return NULL;
2439 }
2440
2441 /**
2442  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2443  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2444  * @nr_vms: the number of allocated areas
2445  *
2446  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2447  */
2448 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2449 {
2450         int i;
2451
2452         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2453                 free_vm_area(vms[i]);
2454         kfree(vms);
2455 }
2456 #endif  /* CONFIG_SMP */
2457
2458 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2459 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2460         __acquires(&vmlist_lock)
2461 {
2462         loff_t n = *pos;
2463         struct vm_struct *v;
2464
2465         read_lock(&vmlist_lock);
2466         v = vmlist;
2467         while (n > 0 && v) {
2468                 n--;
2469                 v = v->next;
2470         }
2471         if (!n)
2472                 return v;
2473
2474         return NULL;
2475
2476 }
2477
2478 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2479 {
2480         struct vm_struct *v = p;
2481
2482         ++*pos;
2483         return v->next;
2484 }
2485
2486 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2487         __releases(&vmlist_lock)
2488 {
2489         read_unlock(&vmlist_lock);
2490 }
2491
2492 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2493 {
2494         if (NUMA_BUILD) {
2495                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2496
2497                 if (!counters)
2498                         return;
2499
2500                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2501
2502                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2503                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2504
2505                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2506                         if (counters[nr])
2507                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2508         }
2509 }
2510
2511 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2512 {
2513         struct vm_struct *v = p;
2514
2515         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2516                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2517
2518         if (v->caller)
2519                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2520
2521         if (v->nr_pages)
2522                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2523
2524         if (v->phys_addr)
2525                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2526
2527         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2528                 seq_printf(m, " ioremap");
2529
2530         if (v->flags & VM_ALLOC)
2531                 seq_printf(m, " vmalloc");
2532
2533         if (v->flags & VM_MAP)
2534                 seq_printf(m, " vmap");
2535
2536         if (v->flags & VM_USERMAP)
2537                 seq_printf(m, " user");
2538
2539         if (v->flags & VM_VPAGES)
2540                 seq_printf(m, " vpages");
2541
2542         show_numa_info(m, v);
2543         seq_putc(m, '\n');
2544         return 0;
2545 }
2546
2547 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2548         .start = s_start,
2549         .next = s_next,
2550         .stop = s_stop,
2551         .show = s_show,
2552 };
2553
2554 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2555 {
2556         unsigned int *ptr = NULL;
2557         int ret;
2558
2559         if (NUMA_BUILD) {
2560                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2561                 if (ptr == NULL)
2562                         return -ENOMEM;
2563         }
2564         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2565         if (!ret) {
2566                 struct seq_file *m = file->private_data;
2567                 m->private = ptr;
2568         } else
2569                 kfree(ptr);
2570         return ret;
2571 }
2572
2573 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2574         .open           = vmalloc_open,
2575         .read           = seq_read,
2576         .llseek         = seq_lseek,
2577         .release        = seq_release_private,
2578 };
2579
2580 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2581 {
2582         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2583         return 0;
2584 }
2585 module_init(proc_vmalloc_init);
2586 #endif
2587