OSDN Git Service

NFS: Fix bool initialization/comparison
[sagit-ice-cold/kernel_xiaomi_msm8998.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/llist.h>
32 #include <linux/bitops.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/shmparam.h>
37
38 #include "internal.h"
39
40 struct vfree_deferred {
41         struct llist_head list;
42         struct work_struct wq;
43 };
44 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
45
46 static void __vunmap(const void *, int);
47
48 static void free_work(struct work_struct *w)
49 {
50         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
51         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
52         while (llnode) {
53                 void *p = llnode;
54                 llnode = llist_next(llnode);
55                 __vunmap(p, 1);
56         }
57 }
58
59 /*** Page table manipulation functions ***/
60
61 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pte_t *pte;
64
65         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
66         do {
67                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
68                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
69         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
70 }
71
72 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pmd_t *pmd;
75         unsigned long next;
76
77         pmd = pmd_offset(pud, addr);
78         do {
79                 next = pmd_addr_end(addr, end);
80                 if (pmd_clear_huge(pmd))
81                         continue;
82                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
83                         continue;
84                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
85         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
86 }
87
88 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
89 {
90         pud_t *pud;
91         unsigned long next;
92
93         pud = pud_offset(pgd, addr);
94         do {
95                 next = pud_addr_end(addr, end);
96                 if (pud_clear_huge(pud))
97                         continue;
98                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
99                         continue;
100                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
101         } while (pud++, addr = next, addr != end);
102 }
103
104 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
105 {
106         pgd_t *pgd;
107         unsigned long next;
108
109         BUG_ON(addr >= end);
110         pgd = pgd_offset_k(addr);
111         do {
112                 next = pgd_addr_end(addr, end);
113                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
114                         continue;
115                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
116         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
117 }
118
119 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
120                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
121 {
122         pte_t *pte;
123
124         /*
125          * nr is a running index into the array which helps higher level
126          * callers keep track of where we're up to.
127          */
128
129         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
130         if (!pte)
131                 return -ENOMEM;
132         do {
133                 struct page *page = pages[*nr];
134
135                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
136                         return -EBUSY;
137                 if (WARN_ON(!page))
138                         return -ENOMEM;
139                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
140                 (*nr)++;
141         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
142         return 0;
143 }
144
145 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
146                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
147 {
148         pmd_t *pmd;
149         unsigned long next;
150
151         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
152         if (!pmd)
153                 return -ENOMEM;
154         do {
155                 next = pmd_addr_end(addr, end);
156                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
157                         return -ENOMEM;
158         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
159         return 0;
160 }
161
162 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
163                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
164 {
165         pud_t *pud;
166         unsigned long next;
167
168         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
169         if (!pud)
170                 return -ENOMEM;
171         do {
172                 next = pud_addr_end(addr, end);
173                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
174                         return -ENOMEM;
175         } while (pud++, addr = next, addr != end);
176         return 0;
177 }
178
179 /*
180  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
181  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
182  *
183  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
184  */
185 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
186                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
187 {
188         pgd_t *pgd;
189         unsigned long next;
190         unsigned long addr = start;
191         int err = 0;
192         int nr = 0;
193
194         BUG_ON(addr >= end);
195         pgd = pgd_offset_k(addr);
196         do {
197                 next = pgd_addr_end(addr, end);
198                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
199                 if (err)
200                         return err;
201         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
202
203         return nr;
204 }
205
206 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
207                            pgprot_t prot, struct page **pages)
208 {
209         int ret;
210
211         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
212         flush_cache_vmap(start, end);
213         return ret;
214 }
215
216 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
217 {
218         /*
219          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
220          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
221          * just put it in the vmalloc space.
222          */
223 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
224         unsigned long addr = (unsigned long)x;
225         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
226                 return 1;
227 #endif
228         return is_vmalloc_addr(x);
229 }
230
231 /*
232  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
233  */
234 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
235 {
236         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
237         struct page *page = NULL;
238         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
239
240         /*
241          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
242          * architectures that do not vmalloc module space
243          */
244         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
245
246         if (!pgd_none(*pgd)) {
247                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
248                 if (!pud_none(*pud)) {
249                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
250                         if (!pmd_none(*pmd)) {
251                                 pte_t *ptep, pte;
252
253                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
254                                 pte = *ptep;
255                                 if (pte_present(pte))
256                                         page = pte_page(pte);
257                                 pte_unmap(ptep);
258                         }
259                 }
260         }
261         return page;
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
264
265 /*
266  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
267  */
268 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
269 {
270         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
271 }
272 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
273
274
275 /*** Global kva allocator ***/
276
277 #define VM_LAZY_FREE    0x01
278 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
279 #define VM_VM_AREA      0x04
280
281 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
282 /* Export for kexec only */
283 LIST_HEAD(vmap_area_list);
284 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
285
286 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
287 static struct rb_node *free_vmap_cache;
288 static unsigned long cached_hole_size;
289 static unsigned long cached_vstart;
290 static unsigned long cached_align;
291
292 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
293
294 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
295 {
296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
297
298         while (n) {
299                 struct vmap_area *va;
300
301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
302                 if (addr < va->va_start)
303                         n = n->rb_left;
304                 else if (addr >= va->va_end)
305                         n = n->rb_right;
306                 else
307                         return va;
308         }
309
310         return NULL;
311 }
312
313 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
314 {
315         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
316         struct rb_node *parent = NULL;
317         struct rb_node *tmp;
318
319         while (*p) {
320                 struct vmap_area *tmp_va;
321
322                 parent = *p;
323                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
324                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
325                         p = &(*p)->rb_left;
326                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
327                         p = &(*p)->rb_right;
328                 else
329                         BUG();
330         }
331
332         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
333         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
334
335         /* address-sort this list */
336         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
337         if (tmp) {
338                 struct vmap_area *prev;
339                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
340                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
341         } else
342                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
343 }
344
345 static void purge_vmap_area_lazy(void);
346
347 /*
348  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
349  * vstart and vend.
350  */
351 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
352                                 unsigned long align,
353                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
354                                 int node, gfp_t gfp_mask)
355 {
356         struct vmap_area *va;
357         struct rb_node *n;
358         unsigned long addr;
359         int purged = 0;
360         struct vmap_area *first;
361
362         BUG_ON(!size);
363         BUG_ON(offset_in_page(size));
364         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
365
366         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
367                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
368         if (unlikely(!va))
369                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
370
371         /*
372          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
373          * to avoid false negatives.
374          */
375         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
376
377 retry:
378         spin_lock(&vmap_area_lock);
379         /*
380          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
381          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
382          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
383          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
384          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
385          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
386          * without updating cached_hole_size or cached_align.
387          */
388         if (!free_vmap_cache ||
389                         size < cached_hole_size ||
390                         vstart < cached_vstart ||
391                         align < cached_align) {
392 nocache:
393                 cached_hole_size = 0;
394                 free_vmap_cache = NULL;
395         }
396         /* record if we encounter less permissive parameters */
397         cached_vstart = vstart;
398         cached_align = align;
399
400         /* find starting point for our search */
401         if (free_vmap_cache) {
402                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
403                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
404                 if (addr < vstart)
405                         goto nocache;
406                 if (addr + size < addr)
407                         goto overflow;
408
409         } else {
410                 addr = ALIGN(vstart, align);
411                 if (addr + size < addr)
412                         goto overflow;
413
414                 n = vmap_area_root.rb_node;
415                 first = NULL;
416
417                 while (n) {
418                         struct vmap_area *tmp;
419                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
420                         if (tmp->va_end >= addr) {
421                                 first = tmp;
422                                 if (tmp->va_start <= addr)
423                                         break;
424                                 n = n->rb_left;
425                         } else
426                                 n = n->rb_right;
427                 }
428
429                 if (!first)
430                         goto found;
431         }
432
433         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
434         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
435                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
436                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
437                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
438                 if (addr + size < addr)
439                         goto overflow;
440
441                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
442                         goto found;
443
444                 first = list_entry(first->list.next,
445                                 struct vmap_area, list);
446         }
447
448 found:
449         /*
450          * Check also calculated address against the vstart,
451          * because it can be 0 because of big align request.
452          */
453         if (addr + size > vend || addr < vstart)
454                 goto overflow;
455
456         va->va_start = addr;
457         va->va_end = addr + size;
458         va->flags = 0;
459         __insert_vmap_area(va);
460         free_vmap_cache = &va->rb_node;
461         spin_unlock(&vmap_area_lock);
462
463         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
464         BUG_ON(va->va_start < vstart);
465         BUG_ON(va->va_end > vend);
466
467         return va;
468
469 overflow:
470         spin_unlock(&vmap_area_lock);
471         if (!purged) {
472                 purge_vmap_area_lazy();
473                 purged = 1;
474                 goto retry;
475         }
476         if (printk_ratelimit())
477                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
478                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
479         kfree(va);
480         return ERR_PTR(-EBUSY);
481 }
482
483 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
484 {
485         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
486
487         if (free_vmap_cache) {
488                 if (va->va_end < cached_vstart) {
489                         free_vmap_cache = NULL;
490                 } else {
491                         struct vmap_area *cache;
492                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
493                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
494                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
495                                 /*
496                                  * We don't try to update cached_hole_size or
497                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
498                                  */
499                         }
500                 }
501         }
502         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
503         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
504         list_del_rcu(&va->list);
505
506         /*
507          * Track the highest possible candidate for pcpu area
508          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
509          * here too, consider only end addresses which fall inside
510          * vmalloc area proper.
511          */
512         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
513                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
514
515         kfree_rcu(va, rcu_head);
516 }
517
518 /*
519  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
520  */
521 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
522 {
523         spin_lock(&vmap_area_lock);
524         __free_vmap_area(va);
525         spin_unlock(&vmap_area_lock);
526 }
527
528 /*
529  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
530  */
531 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
532 {
533         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
534 }
535
536 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
537 {
538         /*
539          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
540          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
541          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
542          * space after a page has been freed.
543          *
544          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
545          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
546          *
547          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
548          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
549          * faster).
550          */
551 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
552         vunmap_page_range(start, end);
553         flush_tlb_kernel_range(start, end);
554 #endif
555 }
556
557 /*
558  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
559  * before attempting to purge with a TLB flush.
560  *
561  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
562  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
563  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
564  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
565  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
566  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
567  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
568  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
569  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
570  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
571  * becomes a problem on bigger systems.
572  */
573 static unsigned long lazy_max_pages(void)
574 {
575         unsigned int log;
576
577         log = fls(num_online_cpus());
578
579         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
580 }
581
582 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
583
584 /* for per-CPU blocks */
585 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
586
587 /*
588  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
589  * immediately freed.
590  */
591 void set_iounmap_nonlazy(void)
592 {
593         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
594 }
595
596 /*
597  * Purges all lazily-freed vmap areas.
598  *
599  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
600  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
601  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
602  * their own TLB flushing).
603  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
604  *              *end = max(*end, highest purged address)
605  */
606 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
607                                         int sync, int force_flush)
608 {
609         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
610         LIST_HEAD(valist);
611         struct vmap_area *va;
612         struct vmap_area *n_va;
613         int nr = 0;
614
615         /*
616          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
617          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
618          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
619          */
620         if (!sync && !force_flush) {
621                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
622                         return;
623         } else
624                 spin_lock(&purge_lock);
625
626         if (sync)
627                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
628
629         rcu_read_lock();
630         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
631                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
632                         if (va->va_start < *start)
633                                 *start = va->va_start;
634                         if (va->va_end > *end)
635                                 *end = va->va_end;
636                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
637                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
638                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
639                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
640                 }
641         }
642         rcu_read_unlock();
643
644         if (nr)
645                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
646
647         if (nr || force_flush)
648                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
649
650         if (nr) {
651                 spin_lock(&vmap_area_lock);
652                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
653                         __free_vmap_area(va);
654                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
655         }
656         spin_unlock(&purge_lock);
657 }
658
659 /*
660  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
661  * is already purging.
662  */
663 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
664 {
665         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
666
667         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
668 }
669
670 /*
671  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
672  */
673 static void purge_vmap_area_lazy(void)
674 {
675         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
676
677         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
678 }
679
680 /*
681  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
682  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
683  * previously.
684  */
685 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
686 {
687         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
688         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
689         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
690                 try_purge_vmap_area_lazy();
691 }
692
693 /*
694  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
695  * called for the correct range previously.
696  */
697 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
698 {
699         unmap_vmap_area(va);
700         free_vmap_area_noflush(va);
701 }
702
703 /*
704  * Free and unmap a vmap area
705  */
706 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
707 {
708         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
709         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
710 }
711
712 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
713 {
714         struct vmap_area *va;
715
716         spin_lock(&vmap_area_lock);
717         va = __find_vmap_area(addr);
718         spin_unlock(&vmap_area_lock);
719
720         return va;
721 }
722
723 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
724 {
725         struct vmap_area *va;
726
727         va = find_vmap_area(addr);
728         BUG_ON(!va);
729         free_unmap_vmap_area(va);
730 }
731
732
733 /*** Per cpu kva allocator ***/
734
735 /*
736  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
737  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
738  */
739 /*
740  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
741  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
742  * instead (we just need a rough idea)
743  */
744 #if BITS_PER_LONG == 32
745 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
746 #else
747 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
748 #endif
749
750 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
751 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
752 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
753 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
754 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
755 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
756 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
757                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
758                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
759                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
760
761 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
762
763 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
764
765 struct vmap_block_queue {
766         spinlock_t lock;
767         struct list_head free;
768 };
769
770 struct vmap_block {
771         spinlock_t lock;
772         struct vmap_area *va;
773         unsigned long free, dirty;
774         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
775         struct list_head free_list;
776         struct rcu_head rcu_head;
777         struct list_head purge;
778 };
779
780 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
781 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
782
783 /*
784  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
785  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
786  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
787  */
788 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
789 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
790
791 /*
792  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
793  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
794  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
795  * big problem.
796  */
797
798 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
799 {
800         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
801         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
802         return addr;
803 }
804
805 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
806 {
807         unsigned long addr;
808
809         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
810         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
811         return (void *)addr;
812 }
813
814 /**
815  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
816  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
817  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
818  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
819  *
820  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
821  */
822 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
823 {
824         struct vmap_block_queue *vbq;
825         struct vmap_block *vb;
826         struct vmap_area *va;
827         unsigned long vb_idx;
828         int node, err;
829         void *vaddr;
830
831         node = numa_node_id();
832
833         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
834                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
835         if (unlikely(!vb))
836                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
837
838         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
839                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
840                                         node, gfp_mask);
841         if (IS_ERR(va)) {
842                 kfree(vb);
843                 return ERR_CAST(va);
844         }
845
846         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
847         if (unlikely(err)) {
848                 kfree(vb);
849                 free_vmap_area(va);
850                 return ERR_PTR(err);
851         }
852
853         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
854         spin_lock_init(&vb->lock);
855         vb->va = va;
856         /* At least something should be left free */
857         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
858         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
859         vb->dirty = 0;
860         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
861         vb->dirty_max = 0;
862         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
863
864         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
865         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
866         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
867         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
868         BUG_ON(err);
869         radix_tree_preload_end();
870
871         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
872         spin_lock(&vbq->lock);
873         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
874         spin_unlock(&vbq->lock);
875         put_cpu_var(vmap_block_queue);
876
877         return vaddr;
878 }
879
880 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
881 {
882         struct vmap_block *tmp;
883         unsigned long vb_idx;
884
885         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
886         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
887         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
888         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
889         BUG_ON(tmp != vb);
890
891         free_vmap_area_noflush(vb->va);
892         kfree_rcu(vb, rcu_head);
893 }
894
895 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
896 {
897         LIST_HEAD(purge);
898         struct vmap_block *vb;
899         struct vmap_block *n_vb;
900         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
901
902         rcu_read_lock();
903         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
904
905                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
906                         continue;
907
908                 spin_lock(&vb->lock);
909                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
910                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
911                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
912                         vb->dirty_min = 0;
913                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
914                         spin_lock(&vbq->lock);
915                         list_del_rcu(&vb->free_list);
916                         spin_unlock(&vbq->lock);
917                         spin_unlock(&vb->lock);
918                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
919                 } else
920                         spin_unlock(&vb->lock);
921         }
922         rcu_read_unlock();
923
924         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
925                 list_del(&vb->purge);
926                 free_vmap_block(vb);
927         }
928 }
929
930 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
931 {
932         int cpu;
933
934         for_each_possible_cpu(cpu)
935                 purge_fragmented_blocks(cpu);
936 }
937
938 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
939 {
940         struct vmap_block_queue *vbq;
941         struct vmap_block *vb;
942         void *vaddr = NULL;
943         unsigned int order;
944
945         BUG_ON(offset_in_page(size));
946         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
947         if (WARN_ON(size == 0)) {
948                 /*
949                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
950                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
951                  * early.
952                  */
953                 return NULL;
954         }
955         order = get_order(size);
956
957         rcu_read_lock();
958         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
959         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
960                 unsigned long pages_off;
961
962                 spin_lock(&vb->lock);
963                 if (vb->free < (1UL << order)) {
964                         spin_unlock(&vb->lock);
965                         continue;
966                 }
967
968                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
969                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
970                 vb->free -= 1UL << order;
971                 if (vb->free == 0) {
972                         spin_lock(&vbq->lock);
973                         list_del_rcu(&vb->free_list);
974                         spin_unlock(&vbq->lock);
975                 }
976
977                 spin_unlock(&vb->lock);
978                 break;
979         }
980
981         put_cpu_var(vmap_block_queue);
982         rcu_read_unlock();
983
984         /* Allocate new block if nothing was found */
985         if (!vaddr)
986                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
987
988         return vaddr;
989 }
990
991 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
992 {
993         unsigned long offset;
994         unsigned long vb_idx;
995         unsigned int order;
996         struct vmap_block *vb;
997
998         BUG_ON(offset_in_page(size));
999         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1000
1001         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1002
1003         order = get_order(size);
1004
1005         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1006         offset >>= PAGE_SHIFT;
1007
1008         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1009         rcu_read_lock();
1010         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1011         rcu_read_unlock();
1012         BUG_ON(!vb);
1013
1014         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1015
1016         spin_lock(&vb->lock);
1017
1018         /* Expand dirty range */
1019         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1020         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1021
1022         vb->dirty += 1UL << order;
1023         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1024                 BUG_ON(vb->free);
1025                 spin_unlock(&vb->lock);
1026                 free_vmap_block(vb);
1027         } else
1028                 spin_unlock(&vb->lock);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1033  *
1034  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1035  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1036  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1037  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1038  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1039  *
1040  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1041  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1042  * from the vmap layer.
1043  */
1044 void vm_unmap_aliases(void)
1045 {
1046         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1047         int cpu;
1048         int flush = 0;
1049
1050         if (unlikely(!vmap_initialized))
1051                 return;
1052
1053         for_each_possible_cpu(cpu) {
1054                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1055                 struct vmap_block *vb;
1056
1057                 rcu_read_lock();
1058                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1059                         spin_lock(&vb->lock);
1060                         if (vb->dirty) {
1061                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1062                                 unsigned long s, e;
1063
1064                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1065                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1066
1067                                 start = min(s, start);
1068                                 end   = max(e, end);
1069
1070                                 flush = 1;
1071                         }
1072                         spin_unlock(&vb->lock);
1073                 }
1074                 rcu_read_unlock();
1075         }
1076
1077         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1080
1081 /**
1082  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1083  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1084  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1085  */
1086 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1087 {
1088         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1089         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1090
1091         BUG_ON(!addr);
1092         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1093         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1094         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1095
1096         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1097         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1098
1099         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1100                 vb_free(mem, size);
1101         else
1102                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1103 }
1104 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1105
1106 /**
1107  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1108  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1109  * @count: number of pages
1110  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1111  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1112  *
1113  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1114  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1115  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1116  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1117  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1118  *
1119  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1120  */
1121 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1122 {
1123         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1124         unsigned long addr;
1125         void *mem;
1126
1127         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1128                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1129                 if (IS_ERR(mem))
1130                         return NULL;
1131                 addr = (unsigned long)mem;
1132         } else {
1133                 struct vmap_area *va;
1134                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1135                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1136                 if (IS_ERR(va))
1137                         return NULL;
1138
1139                 addr = va->va_start;
1140                 mem = (void *)addr;
1141         }
1142         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1143                 vm_unmap_ram(mem, count);
1144                 return NULL;
1145         }
1146         return mem;
1147 }
1148 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1149
1150 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1151 /**
1152  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1153  * @vm: vm_struct to add
1154  *
1155  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1156  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1157  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1158  *
1159  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1160  */
1161 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1162 {
1163         struct vm_struct *tmp, **p;
1164
1165         BUG_ON(vmap_initialized);
1166         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1167                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1168                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1169                         break;
1170                 } else
1171                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1172         }
1173         vm->next = *p;
1174         *p = vm;
1175 }
1176
1177 /**
1178  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1179  * @vm: vm_struct to register
1180  * @align: requested alignment
1181  *
1182  * This function is used to register kernel vm area before
1183  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1184  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1185  * vm->addr contains the allocated address.
1186  *
1187  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1188  */
1189 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1190 {
1191         static size_t vm_init_off __initdata;
1192         unsigned long addr;
1193
1194         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1195         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1196
1197         vm->addr = (void *)addr;
1198
1199         vm_area_add_early(vm);
1200 }
1201
1202 void __init vmalloc_init(void)
1203 {
1204         struct vmap_area *va;
1205         struct vm_struct *tmp;
1206         int i;
1207
1208         for_each_possible_cpu(i) {
1209                 struct vmap_block_queue *vbq;
1210                 struct vfree_deferred *p;
1211
1212                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1213                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1214                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1215                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1216                 init_llist_head(&p->list);
1217                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1218         }
1219
1220         /* Import existing vmlist entries. */
1221         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1222                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1223                 va->flags = VM_VM_AREA;
1224                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1225                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1226                 va->vm = tmp;
1227                 __insert_vmap_area(va);
1228         }
1229
1230         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1231
1232         vmap_initialized = true;
1233 }
1234
1235 /**
1236  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1237  * @addr: start of the VM area to map
1238  * @size: size of the VM area to map
1239  * @prot: page protection flags to use
1240  * @pages: pages to map
1241  *
1242  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1243  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1244  * friends.
1245  *
1246  * NOTE:
1247  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1248  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1249  * before calling this function.
1250  *
1251  * RETURNS:
1252  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1253  */
1254 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1255                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1256 {
1257         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1258 }
1259
1260 /**
1261  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1262  * @addr: start of the VM area to unmap
1263  * @size: size of the VM area to unmap
1264  *
1265  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1266  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1267  * friends.
1268  *
1269  * NOTE:
1270  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1271  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1272  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1273  */
1274 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1275 {
1276         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1277 }
1278 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1279
1280 /**
1281  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1282  * @addr: start of the VM area to unmap
1283  * @size: size of the VM area to unmap
1284  *
1285  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1286  * the unmapping and tlb after.
1287  */
1288 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1289 {
1290         unsigned long end = addr + size;
1291
1292         flush_cache_vunmap(addr, end);
1293         vunmap_page_range(addr, end);
1294         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1295 }
1296 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1297
1298 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1299 {
1300         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1301         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1302         int err;
1303
1304         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1305
1306         return err > 0 ? 0 : err;
1307 }
1308 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1309
1310 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1311                               unsigned long flags, const void *caller)
1312 {
1313         spin_lock(&vmap_area_lock);
1314         vm->flags = flags;
1315         vm->addr = (void *)va->va_start;
1316         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1317         vm->caller = caller;
1318         va->vm = vm;
1319         va->flags |= VM_VM_AREA;
1320         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1321 }
1322
1323 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1324 {
1325         /*
1326          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1327          * we should make sure that vm has proper values.
1328          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1329          */
1330         smp_wmb();
1331         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1332 }
1333
1334 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1335                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1336                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1337 {
1338         struct vmap_area *va;
1339         struct vm_struct *area;
1340
1341         BUG_ON(in_interrupt());
1342         if (flags & VM_IOREMAP)
1343                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1344                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1345
1346         size = PAGE_ALIGN(size);
1347         if (unlikely(!size))
1348                 return NULL;
1349
1350         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1351         if (unlikely(!area))
1352                 return NULL;
1353
1354         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1355                 size += PAGE_SIZE;
1356
1357         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1358         if (IS_ERR(va)) {
1359                 kfree(area);
1360                 return NULL;
1361         }
1362
1363         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1364
1365         return area;
1366 }
1367
1368 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1369                                 unsigned long start, unsigned long end)
1370 {
1371         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1372                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1373 }
1374 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1375
1376 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1377                                        unsigned long start, unsigned long end,
1378                                        const void *caller)
1379 {
1380         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1381                                   GFP_KERNEL, caller);
1382 }
1383
1384 /**
1385  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1386  *      @size:          size of the area
1387  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1388  *
1389  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1390  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1391  *      on success or %NULL on failure.
1392  */
1393 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1394 {
1395         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1396                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1397                                   __builtin_return_address(0));
1398 }
1399
1400 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1401                                 const void *caller)
1402 {
1403         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1404                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1405 }
1406
1407 /**
1408  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1409  *      @addr:          base address
1410  *
1411  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1412  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1413  *      pointer valid.
1414  */
1415 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1416 {
1417         struct vmap_area *va;
1418
1419         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1420         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1421                 return va->vm;
1422
1423         return NULL;
1424 }
1425
1426 /**
1427  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1428  *      @addr:          base address
1429  *
1430  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1431  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1432  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1433  */
1434 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1435 {
1436         struct vmap_area *va;
1437
1438         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1439         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1440                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1441
1442                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1443                 va->vm = NULL;
1444                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1445                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1446
1447                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1448                 kasan_free_shadow(vm);
1449                 free_unmap_vmap_area(va);
1450
1451                 return vm;
1452         }
1453         return NULL;
1454 }
1455
1456 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1457 {
1458         struct vm_struct *area;
1459
1460         if (!addr)
1461                 return;
1462
1463         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1464                         addr))
1465                 return;
1466
1467         area = find_vmap_area((unsigned long)addr)->vm;
1468         if (unlikely(!area)) {
1469                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1470                                 addr);
1471                 return;
1472         }
1473
1474         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1475         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1476
1477         remove_vm_area(addr);
1478         if (deallocate_pages) {
1479                 int i;
1480
1481                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1482                         struct page *page = area->pages[i];
1483
1484                         BUG_ON(!page);
1485                         __free_page(page);
1486                 }
1487
1488                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1489                         vfree(area->pages);
1490                 else
1491                         kfree(area->pages);
1492         }
1493
1494         kfree(area);
1495         return;
1496 }
1497  
1498 /**
1499  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1500  *      @addr:          memory base address
1501  *
1502  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1503  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1504  *      NULL, no operation is performed.
1505  *
1506  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1507  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1508  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1509  *
1510  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1511  */
1512 void vfree(const void *addr)
1513 {
1514         BUG_ON(in_nmi());
1515
1516         kmemleak_free(addr);
1517
1518         if (!addr)
1519                 return;
1520         if (unlikely(in_interrupt())) {
1521                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1522                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1523                         schedule_work(&p->wq);
1524         } else
1525                 __vunmap(addr, 1);
1526 }
1527 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1528
1529 /**
1530  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1531  *      @addr:          memory base address
1532  *
1533  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1534  *      which was created from the page array passed to vmap().
1535  *
1536  *      Must not be called in interrupt context.
1537  */
1538 void vunmap(const void *addr)
1539 {
1540         BUG_ON(in_interrupt());
1541         might_sleep();
1542         if (addr)
1543                 __vunmap(addr, 0);
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1546
1547 /**
1548  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1549  *      @pages:         array of page pointers
1550  *      @count:         number of pages to map
1551  *      @flags:         vm_area->flags
1552  *      @prot:          page protection for the mapping
1553  *
1554  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1555  *      space.
1556  */
1557 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1558                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1559 {
1560         struct vm_struct *area;
1561
1562         might_sleep();
1563
1564         if (count > totalram_pages)
1565                 return NULL;
1566
1567         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1568                                         __builtin_return_address(0));
1569         if (!area)
1570                 return NULL;
1571
1572         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1573                 vunmap(area->addr);
1574                 return NULL;
1575         }
1576
1577         return area->addr;
1578 }
1579 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1580
1581 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1582                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1583                             int node, const void *caller);
1584 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1585                                  pgprot_t prot, int node)
1586 {
1587         const int order = 0;
1588         struct page **pages;
1589         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1590         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1591         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1592
1593         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1594         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1595
1596         area->nr_pages = nr_pages;
1597         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1598         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1599                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1600                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1601                 area->flags |= VM_VPAGES;
1602         } else {
1603                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1604         }
1605         area->pages = pages;
1606         if (!area->pages) {
1607                 remove_vm_area(area->addr);
1608                 kfree(area);
1609                 return NULL;
1610         }
1611
1612         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1613                 struct page *page;
1614
1615                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1616                         page = alloc_page(alloc_mask);
1617                 else
1618                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask, order);
1619
1620                 if (unlikely(!page)) {
1621                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1622                         area->nr_pages = i;
1623                         goto fail;
1624                 }
1625                 area->pages[i] = page;
1626                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1627                         cond_resched();
1628         }
1629
1630         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1631                 goto fail;
1632         return area->addr;
1633
1634 fail:
1635         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1636                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1637                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1638         vfree(area->addr);
1639         return NULL;
1640 }
1641
1642 /**
1643  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1644  *      @size:          allocation size
1645  *      @align:         desired alignment
1646  *      @start:         vm area range start
1647  *      @end:           vm area range end
1648  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1649  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1650  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1651  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1652  *      @caller:        caller's return address
1653  *
1654  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1655  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1656  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1657  */
1658 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1659                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1660                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1661                         const void *caller)
1662 {
1663         struct vm_struct *area;
1664         void *addr;
1665         unsigned long real_size = size;
1666
1667         size = PAGE_ALIGN(size);
1668         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1669                 goto fail;
1670
1671         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1672                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1673         if (!area)
1674                 goto fail;
1675
1676         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1677         if (!addr)
1678                 return NULL;
1679
1680         /*
1681          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1682          * before they are freed.
1683          */
1684         vmalloc_sync_all();
1685
1686         /*
1687          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1688          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1689          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1690          */
1691         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1692
1693         /*
1694          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1695          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1696          * the vmalloc'ed block.
1697          */
1698         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1699
1700         return addr;
1701
1702 fail:
1703         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1704                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1705                           real_size);
1706         return NULL;
1707 }
1708
1709 /**
1710  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1711  *      @size:          allocation size
1712  *      @align:         desired alignment
1713  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1714  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1715  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1716  *      @caller:        caller's return address
1717  *
1718  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1719  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1720  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1721  */
1722 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1723                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1724                             int node, const void *caller)
1725 {
1726         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1727                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1728 }
1729
1730 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1731 {
1732         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1733                                 __builtin_return_address(0));
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1736
1737 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1738                                         int node, gfp_t flags)
1739 {
1740         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1741                                         node, __builtin_return_address(0));
1742 }
1743
1744 /**
1745  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1746  *      @size:          allocation size
1747  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1748  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1749  *
1750  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1751  *      use __vmalloc() instead.
1752  */
1753 void *vmalloc(unsigned long size)
1754 {
1755         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1756                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1757 }
1758 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1759
1760 /**
1761  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1762  *      @size:  allocation size
1763  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1764  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1765  *      The memory allocated is set to zero.
1766  *
1767  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1768  *      use __vmalloc() instead.
1769  */
1770 void *vzalloc(unsigned long size)
1771 {
1772         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1773                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1774 }
1775 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1776
1777 /**
1778  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1779  * @size: allocation size
1780  *
1781  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1782  * without leaking data.
1783  */
1784 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1785 {
1786         struct vm_struct *area;
1787         void *ret;
1788
1789         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1790                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1791                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1792                              __builtin_return_address(0));
1793         if (ret) {
1794                 area = find_vm_area(ret);
1795                 area->flags |= VM_USERMAP;
1796         }
1797         return ret;
1798 }
1799 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1800
1801 /**
1802  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1803  *      @size:          allocation size
1804  *      @node:          numa node
1805  *
1806  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1807  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1808  *
1809  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1810  *      use __vmalloc() instead.
1811  */
1812 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1813 {
1814         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1815                                         node, __builtin_return_address(0));
1816 }
1817 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1818
1819 /**
1820  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1821  * @size:       allocation size
1822  * @node:       numa node
1823  *
1824  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1825  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1826  * The memory allocated is set to zero.
1827  *
1828  * For tight control over page level allocator and protection flags
1829  * use __vmalloc_node() instead.
1830  */
1831 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1832 {
1833         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1834                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1835 }
1836 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1837
1838 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1839 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1840 #endif
1841
1842 /**
1843  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1844  *      @size:          allocation size
1845  *
1846  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1847  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1848  *      executable kernel virtual space.
1849  *
1850  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1851  *      use __vmalloc() instead.
1852  */
1853
1854 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1855 {
1856         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1857                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1858 }
1859
1860 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1861 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1862 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1863 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1864 #else
1865 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1866 #endif
1867
1868 /**
1869  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1870  *      @size:          allocation size
1871  *
1872  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1873  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1874  */
1875 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1876 {
1877         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1878                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1879 }
1880 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1881
1882 /**
1883  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1884  *      @size:          allocation size
1885  *
1886  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1887  * mapped to userspace without leaking data.
1888  */
1889 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1890 {
1891         struct vm_struct *area;
1892         void *ret;
1893
1894         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1895                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1896         if (ret) {
1897                 area = find_vm_area(ret);
1898                 area->flags |= VM_USERMAP;
1899         }
1900         return ret;
1901 }
1902 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1903
1904 /*
1905  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1906  * If the page is not present, fill zero.
1907  */
1908
1909 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1910 {
1911         struct page *p;
1912         int copied = 0;
1913
1914         while (count) {
1915                 unsigned long offset, length;
1916
1917                 offset = offset_in_page(addr);
1918                 length = PAGE_SIZE - offset;
1919                 if (length > count)
1920                         length = count;
1921                 p = vmalloc_to_page(addr);
1922                 /*
1923                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1924                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1925                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1926                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1927                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1928                  */
1929                 if (p) {
1930                         /*
1931                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1932                          * function description)
1933                          */
1934                         void *map = kmap_atomic(p);
1935                         memcpy(buf, map + offset, length);
1936                         kunmap_atomic(map);
1937                 } else
1938                         memset(buf, 0, length);
1939
1940                 addr += length;
1941                 buf += length;
1942                 copied += length;
1943                 count -= length;
1944         }
1945         return copied;
1946 }
1947
1948 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1949 {
1950         struct page *p;
1951         int copied = 0;
1952
1953         while (count) {
1954                 unsigned long offset, length;
1955
1956                 offset = offset_in_page(addr);
1957                 length = PAGE_SIZE - offset;
1958                 if (length > count)
1959                         length = count;
1960                 p = vmalloc_to_page(addr);
1961                 /*
1962                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1963                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1964                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1965                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1966                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1967                  */
1968                 if (p) {
1969                         /*
1970                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1971                          * function description)
1972                          */
1973                         void *map = kmap_atomic(p);
1974                         memcpy(map + offset, buf, length);
1975                         kunmap_atomic(map);
1976                 }
1977                 addr += length;
1978                 buf += length;
1979                 copied += length;
1980                 count -= length;
1981         }
1982         return copied;
1983 }
1984
1985 /**
1986  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1987  *      @buf:           buffer for reading data
1988  *      @addr:          vm address.
1989  *      @count:         number of bytes to be read.
1990  *
1991  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1992  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1993  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1994  *
1995  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1996  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1997  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1998  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1999  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2000  *
2001  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2002  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2003  *
2004  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2005  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2006  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2007  *      any informaion, as /dev/kmem.
2008  *
2009  */
2010
2011 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2012 {
2013         struct vmap_area *va;
2014         struct vm_struct *vm;
2015         char *vaddr, *buf_start = buf;
2016         unsigned long buflen = count;
2017         unsigned long n;
2018
2019         /* Don't allow overflow */
2020         if ((unsigned long) addr + count < count)
2021                 count = -(unsigned long) addr;
2022
2023         spin_lock(&vmap_area_lock);
2024         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2025                 if (!count)
2026                         break;
2027
2028                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2029                         continue;
2030
2031                 vm = va->vm;
2032                 vaddr = (char *) vm->addr;
2033                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2034                         continue;
2035                 while (addr < vaddr) {
2036                         if (count == 0)
2037                                 goto finished;
2038                         *buf = '\0';
2039                         buf++;
2040                         addr++;
2041                         count--;
2042                 }
2043                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2044                 if (n > count)
2045                         n = count;
2046                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2047                         aligned_vread(buf, addr, n);
2048                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2049                         memset(buf, 0, n);
2050                 buf += n;
2051                 addr += n;
2052                 count -= n;
2053         }
2054 finished:
2055         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2056
2057         if (buf == buf_start)
2058                 return 0;
2059         /* zero-fill memory holes */
2060         if (buf != buf_start + buflen)
2061                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2062
2063         return buflen;
2064 }
2065
2066 /**
2067  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2068  *      @buf:           buffer for source data
2069  *      @addr:          vm address.
2070  *      @count:         number of bytes to be read.
2071  *
2072  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2073  *      (same number to @count).
2074  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2075  *      vmalloc area, returns 0.
2076  *
2077  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2078  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2079  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2080  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2081  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2082  *
2083  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2084  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2085  *
2086  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2087  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2088  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2089  *      any informaion, as /dev/kmem.
2090  */
2091
2092 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2093 {
2094         struct vmap_area *va;
2095         struct vm_struct *vm;
2096         char *vaddr;
2097         unsigned long n, buflen;
2098         int copied = 0;
2099
2100         /* Don't allow overflow */
2101         if ((unsigned long) addr + count < count)
2102                 count = -(unsigned long) addr;
2103         buflen = count;
2104
2105         spin_lock(&vmap_area_lock);
2106         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2107                 if (!count)
2108                         break;
2109
2110                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2111                         continue;
2112
2113                 vm = va->vm;
2114                 vaddr = (char *) vm->addr;
2115                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2116                         continue;
2117                 while (addr < vaddr) {
2118                         if (count == 0)
2119                                 goto finished;
2120                         buf++;
2121                         addr++;
2122                         count--;
2123                 }
2124                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2125                 if (n > count)
2126                         n = count;
2127                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2128                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2129                         copied++;
2130                 }
2131                 buf += n;
2132                 addr += n;
2133                 count -= n;
2134         }
2135 finished:
2136         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2137         if (!copied)
2138                 return 0;
2139         return buflen;
2140 }
2141
2142 /**
2143  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2144  *      @vma:           vma to cover
2145  *      @uaddr:         target user address to start at
2146  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2147  *      @size:          size of map area
2148  *
2149  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2150  *
2151  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2152  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2153  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2154  *      met.
2155  *
2156  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2157  */
2158 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2159                                 void *kaddr, unsigned long size)
2160 {
2161         struct vm_struct *area;
2162
2163         size = PAGE_ALIGN(size);
2164
2165         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2166                 return -EINVAL;
2167
2168         area = find_vm_area(kaddr);
2169         if (!area)
2170                 return -EINVAL;
2171
2172         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2173                 return -EINVAL;
2174
2175         if (kaddr + size > area->addr + get_vm_area_size(area))
2176                 return -EINVAL;
2177
2178         do {
2179                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2180                 int ret;
2181
2182                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2183                 if (ret)
2184                         return ret;
2185
2186                 uaddr += PAGE_SIZE;
2187                 kaddr += PAGE_SIZE;
2188                 size -= PAGE_SIZE;
2189         } while (size > 0);
2190
2191         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2192
2193         return 0;
2194 }
2195 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2196
2197 /**
2198  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2199  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2200  *      @addr:          vmalloc memory
2201  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2202  *
2203  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2204  *
2205  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2206  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2207  *      that criteria isn't met.
2208  *
2209  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2210  */
2211 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2212                                                 unsigned long pgoff)
2213 {
2214         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2215                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2216                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2217 }
2218 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2219
2220 /*
2221  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2222  * have one.
2223  *
2224  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
2225  * mappings are identical in all page-tables in the system.
2226  */
2227 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2228 {
2229 }
2230
2231
2232 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2233 {
2234         pte_t ***p = data;
2235
2236         if (p) {
2237                 *(*p) = pte;
2238                 (*p)++;
2239         }
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 /**
2244  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2245  *      @size:          size of the area
2246  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2247  *
2248  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2249  *
2250  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2251  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2252  *      are created.
2253  *
2254  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2255  *      allocated for the VM area are returned.
2256  */
2257 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2258 {
2259         struct vm_struct *area;
2260
2261         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2262                                 __builtin_return_address(0));
2263         if (area == NULL)
2264                 return NULL;
2265
2266         /*
2267          * This ensures that page tables are constructed for this region
2268          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2269          */
2270         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2271                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2272                 free_vm_area(area);
2273                 return NULL;
2274         }
2275
2276         return area;
2277 }
2278 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2279
2280 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2281 {
2282         struct vm_struct *ret;
2283         ret = remove_vm_area(area->addr);
2284         BUG_ON(ret != area);
2285         kfree(area);
2286 }
2287 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2288
2289 #ifdef CONFIG_SMP
2290 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2291 {
2292         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2293 }
2294
2295 /**
2296  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2297  * @end: target address
2298  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2299  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2300  *
2301  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2302  *          %false if no vmap_area exists
2303  *
2304  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2305  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2306  */
2307 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2308                                struct vmap_area **pnext,
2309                                struct vmap_area **pprev)
2310 {
2311         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2312         struct vmap_area *va = NULL;
2313
2314         while (n) {
2315                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2316                 if (end < va->va_end)
2317                         n = n->rb_left;
2318                 else if (end > va->va_end)
2319                         n = n->rb_right;
2320                 else
2321                         break;
2322         }
2323
2324         if (!va)
2325                 return false;
2326
2327         if (va->va_end > end) {
2328                 *pnext = va;
2329                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2330         } else {
2331                 *pprev = va;
2332                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2333         }
2334         return true;
2335 }
2336
2337 /**
2338  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2339  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2340  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2341  * @align: alignment
2342  *
2343  * Returns: determined end address
2344  *
2345  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2346  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2347  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2348  *
2349  * Please note that the address returned by this function may fall
2350  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2351  * that.
2352  */
2353 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2354                                        struct vmap_area **pprev,
2355                                        unsigned long align)
2356 {
2357         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2358         unsigned long addr;
2359
2360         if (*pnext)
2361                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2362         else
2363                 addr = vmalloc_end;
2364
2365         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2366                 *pnext = *pprev;
2367                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2368         }
2369
2370         return addr;
2371 }
2372
2373 /**
2374  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2375  * @offsets: array containing offset of each area
2376  * @sizes: array containing size of each area
2377  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2378  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2379  *
2380  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2381  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2382  *
2383  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2384  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2385  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2386  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2387  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2388  * areas are allocated from top.
2389  *
2390  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2391  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2392  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2393  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2394  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2395  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2396  */
2397 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2398                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2399                                      size_t align)
2400 {
2401         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2402         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2403         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2404         struct vm_struct **vms;
2405         int area, area2, last_area, term_area;
2406         unsigned long base, start, end, last_end;
2407         bool purged = false;
2408
2409         /* verify parameters and allocate data structures */
2410         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2411         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2412                 start = offsets[area];
2413                 end = start + sizes[area];
2414
2415                 /* is everything aligned properly? */
2416                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2417                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2418
2419                 /* detect the area with the highest address */
2420                 if (start > offsets[last_area])
2421                         last_area = area;
2422
2423                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2424                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2425                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2426
2427                         if (area2 == area)
2428                                 continue;
2429
2430                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2431                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2432                 }
2433         }
2434         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2435
2436         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2437                 WARN_ON(true);
2438                 return NULL;
2439         }
2440
2441         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2442         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2443         if (!vas || !vms)
2444                 goto err_free2;
2445
2446         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2447                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2448                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2449                 if (!vas[area] || !vms[area])
2450                         goto err_free;
2451         }
2452 retry:
2453         spin_lock(&vmap_area_lock);
2454
2455         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2456         area = term_area = last_area;
2457         start = offsets[area];
2458         end = start + sizes[area];
2459
2460         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2461                 base = vmalloc_end - last_end;
2462                 goto found;
2463         }
2464         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2465
2466         while (true) {
2467                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2468                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2469
2470                 /*
2471                  * base might have underflowed, add last_end before
2472                  * comparing.
2473                  */
2474                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2475                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2476                         if (!purged) {
2477                                 purge_vmap_area_lazy();
2478                                 purged = true;
2479                                 goto retry;
2480                         }
2481                         goto err_free;
2482                 }
2483
2484                 /*
2485                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2486                  * right below next and then recheck.
2487                  */
2488                 if (next && next->va_start < base + end) {
2489                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2490                         term_area = area;
2491                         continue;
2492                 }
2493
2494                 /*
2495                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2496                  * base so that it's right below new next and then
2497                  * recheck.
2498                  */
2499                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2500                         next = prev;
2501                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2502                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2503                         term_area = area;
2504                         continue;
2505                 }
2506
2507                 /*
2508                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2509                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2510                  */
2511                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2512                 if (area == term_area)
2513                         break;
2514                 start = offsets[area];
2515                 end = start + sizes[area];
2516                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2517         }
2518 found:
2519         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2520         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2521                 struct vmap_area *va = vas[area];
2522
2523                 va->va_start = base + offsets[area];
2524                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2525                 __insert_vmap_area(va);
2526         }
2527
2528         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2529
2530         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2531
2532         /* insert all vm's */
2533         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2534                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2535                                  pcpu_get_vm_areas);
2536
2537         kfree(vas);
2538         return vms;
2539
2540 err_free:
2541         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2542                 kfree(vas[area]);
2543                 kfree(vms[area]);
2544         }
2545 err_free2:
2546         kfree(vas);
2547         kfree(vms);
2548         return NULL;
2549 }
2550
2551 /**
2552  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2553  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2554  * @nr_vms: the number of allocated areas
2555  *
2556  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2557  */
2558 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2559 {
2560         int i;
2561
2562         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2563                 free_vm_area(vms[i]);
2564         kfree(vms);
2565 }
2566 #endif  /* CONFIG_SMP */
2567
2568 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2569 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2570         __acquires(&vmap_area_lock)
2571 {
2572         loff_t n = *pos;
2573         struct vmap_area *va;
2574
2575         spin_lock(&vmap_area_lock);
2576         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2577         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2578                 n--;
2579                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2580         }
2581         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2582                 return va;
2583
2584         return NULL;
2585
2586 }
2587
2588 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2589 {
2590         struct vmap_area *va = p, *next;
2591
2592         ++*pos;
2593         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2594         if (&next->list != &vmap_area_list)
2595                 return next;
2596
2597         return NULL;
2598 }
2599
2600 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2601         __releases(&vmap_area_lock)
2602 {
2603         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2604 }
2605
2606 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2607 {
2608         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2609                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2610
2611                 if (!counters)
2612                         return;
2613
2614                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2615                         return;
2616                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2617                 smp_rmb();
2618
2619                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2620
2621                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2622                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2623
2624                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2625                         if (counters[nr])
2626                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2627         }
2628 }
2629
2630 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2631 {
2632         struct vmap_area *va = p;
2633         struct vm_struct *v;
2634
2635         /*
2636          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2637          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2638          */
2639         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2640                 return 0;
2641
2642         v = va->vm;
2643
2644         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2645                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2646
2647         if (v->caller)
2648                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2649
2650         if (v->nr_pages)
2651                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2652
2653         if (v->phys_addr)
2654                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2655
2656         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2657                 seq_puts(m, " ioremap");
2658
2659         if (v->flags & VM_ALLOC)
2660                 seq_puts(m, " vmalloc");
2661
2662         if (v->flags & VM_MAP)
2663                 seq_puts(m, " vmap");
2664
2665         if (v->flags & VM_USERMAP)
2666                 seq_puts(m, " user");
2667
2668         if (v->flags & VM_VPAGES)
2669                 seq_puts(m, " vpages");
2670
2671         show_numa_info(m, v);
2672         seq_putc(m, '\n');
2673         return 0;
2674 }
2675
2676 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2677         .start = s_start,
2678         .next = s_next,
2679         .stop = s_stop,
2680         .show = s_show,
2681 };
2682
2683 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2684 {
2685         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2686                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2687                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2688         else
2689                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2690 }
2691
2692 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2693         .open           = vmalloc_open,
2694         .read           = seq_read,
2695         .llseek         = seq_lseek,
2696         .release        = seq_release_private,
2697 };
2698
2699 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2700 {
2701         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2702         return 0;
2703 }
2704 module_init(proc_vmalloc_init);
2705
2706 #endif
2707