OSDN Git Service

Merge tag 'erofs-for-5.8-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/xiang...
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37 #include <linux/overflow.h>
38
39 #include <linux/uaccess.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/shmparam.h>
42
43 #include "internal.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
73                              pgtbl_mod_mask *mask)
74 {
75         pte_t *pte;
76
77         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
78         do {
79                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
80                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
81         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
82         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
83 }
84
85 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
86                              pgtbl_mod_mask *mask)
87 {
88         pmd_t *pmd;
89         unsigned long next;
90         int cleared;
91
92         pmd = pmd_offset(pud, addr);
93         do {
94                 next = pmd_addr_end(addr, end);
95
96                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
97                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
98                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
99
100                 if (cleared)
101                         continue;
102                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
103                         continue;
104                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
105         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
106 }
107
108 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
109                              pgtbl_mod_mask *mask)
110 {
111         pud_t *pud;
112         unsigned long next;
113         int cleared;
114
115         pud = pud_offset(p4d, addr);
116         do {
117                 next = pud_addr_end(addr, end);
118
119                 cleared = pud_clear_huge(pud);
120                 if (cleared || pud_bad(*pud))
121                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
122
123                 if (cleared)
124                         continue;
125                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
126                         continue;
127                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
128         } while (pud++, addr = next, addr != end);
129 }
130
131 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
132                              pgtbl_mod_mask *mask)
133 {
134         p4d_t *p4d;
135         unsigned long next;
136         int cleared;
137
138         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
139         do {
140                 next = p4d_addr_end(addr, end);
141
142                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
143                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
144                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
145
146                 if (cleared)
147                         continue;
148                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
149                         continue;
150                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
151         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
152 }
153
154 /**
155  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
156  * @start: start of the VM area to unmap
157  * @size: size of the VM area to unmap
158  *
159  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify
160  * should have been allocated using get_vm_area() and its friends.
161  *
162  * NOTE:
163  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible
164  * for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas before calling this
165  * function and flush_tlb_kernel_range() after.
166  */
167 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long start, unsigned long size)
168 {
169         unsigned long end = start + size;
170         unsigned long next;
171         pgd_t *pgd;
172         unsigned long addr = start;
173         pgtbl_mod_mask mask = 0;
174
175         BUG_ON(addr >= end);
176         start = addr;
177         pgd = pgd_offset_k(addr);
178         do {
179                 next = pgd_addr_end(addr, end);
180                 if (pgd_bad(*pgd))
181                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
182                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
183                         continue;
184                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
185         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
186
187         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
188                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
189 }
190
191 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
192                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
193                 pgtbl_mod_mask *mask)
194 {
195         pte_t *pte;
196
197         /*
198          * nr is a running index into the array which helps higher level
199          * callers keep track of where we're up to.
200          */
201
202         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
203         if (!pte)
204                 return -ENOMEM;
205         do {
206                 struct page *page = pages[*nr];
207
208                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
209                         return -EBUSY;
210                 if (WARN_ON(!page))
211                         return -ENOMEM;
212                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
213                 (*nr)++;
214         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
215         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
216         return 0;
217 }
218
219 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
220                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
221                 pgtbl_mod_mask *mask)
222 {
223         pmd_t *pmd;
224         unsigned long next;
225
226         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
227         if (!pmd)
228                 return -ENOMEM;
229         do {
230                 next = pmd_addr_end(addr, end);
231                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
232                         return -ENOMEM;
233         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
234         return 0;
235 }
236
237 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
238                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
239                 pgtbl_mod_mask *mask)
240 {
241         pud_t *pud;
242         unsigned long next;
243
244         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
245         if (!pud)
246                 return -ENOMEM;
247         do {
248                 next = pud_addr_end(addr, end);
249                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
250                         return -ENOMEM;
251         } while (pud++, addr = next, addr != end);
252         return 0;
253 }
254
255 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
256                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
257                 pgtbl_mod_mask *mask)
258 {
259         p4d_t *p4d;
260         unsigned long next;
261
262         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
263         if (!p4d)
264                 return -ENOMEM;
265         do {
266                 next = p4d_addr_end(addr, end);
267                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
268                         return -ENOMEM;
269         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
270         return 0;
271 }
272
273 /**
274  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
275  * @addr: start of the VM area to map
276  * @size: size of the VM area to map
277  * @prot: page protection flags to use
278  * @pages: pages to map
279  *
280  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify should
281  * have been allocated using get_vm_area() and its friends.
282  *
283  * NOTE:
284  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible for
285  * calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas before calling this
286  * function.
287  *
288  * RETURNS:
289  * 0 on success, -errno on failure.
290  */
291 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
292                              pgprot_t prot, struct page **pages)
293 {
294         unsigned long start = addr;
295         unsigned long end = addr + size;
296         unsigned long next;
297         pgd_t *pgd;
298         int err = 0;
299         int nr = 0;
300         pgtbl_mod_mask mask = 0;
301
302         BUG_ON(addr >= end);
303         pgd = pgd_offset_k(addr);
304         do {
305                 next = pgd_addr_end(addr, end);
306                 if (pgd_bad(*pgd))
307                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
308                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
309                 if (err)
310                         return err;
311         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
312
313         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
314                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
315
316         return 0;
317 }
318
319 int map_kernel_range(unsigned long start, unsigned long size, pgprot_t prot,
320                 struct page **pages)
321 {
322         int ret;
323
324         ret = map_kernel_range_noflush(start, size, prot, pages);
325         flush_cache_vmap(start, start + size);
326         return ret;
327 }
328
329 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
330 {
331         /*
332          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
333          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
334          * just put it in the vmalloc space.
335          */
336 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
337         unsigned long addr = (unsigned long)x;
338         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
339                 return 1;
340 #endif
341         return is_vmalloc_addr(x);
342 }
343
344 /*
345  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
346  */
347 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
348 {
349         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
350         struct page *page = NULL;
351         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
352         p4d_t *p4d;
353         pud_t *pud;
354         pmd_t *pmd;
355         pte_t *ptep, pte;
356
357         /*
358          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
359          * architectures that do not vmalloc module space
360          */
361         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
362
363         if (pgd_none(*pgd))
364                 return NULL;
365         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
366         if (p4d_none(*p4d))
367                 return NULL;
368         pud = pud_offset(p4d, addr);
369
370         /*
371          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
372          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
373          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
374          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
375          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
376          * no correct value to return for them.
377          */
378         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
379         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
380                 return NULL;
381         pmd = pmd_offset(pud, addr);
382         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
383         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
384                 return NULL;
385
386         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
387         pte = *ptep;
388         if (pte_present(pte))
389                 page = pte_page(pte);
390         pte_unmap(ptep);
391         return page;
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
394
395 /*
396  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
397  */
398 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
399 {
400         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
401 }
402 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
403
404
405 /*** Global kva allocator ***/
406
407 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
408 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
409
410
411 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
412 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
413 /* Export for kexec only */
414 LIST_HEAD(vmap_area_list);
415 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
416 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
417 static bool vmap_initialized __read_mostly;
418
419 /*
420  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
421  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
422  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
423  * free block.
424  */
425 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
426
427 /*
428  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
429  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
430  */
431 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
432
433 /*
434  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
435  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
436  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
437  * object is released.
438  *
439  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
440  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
441  * find a lowest match of free area.
442  */
443 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
444
445 /*
446  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
447  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
448  * to use more permissive allocation masks.
449  */
450 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
451
452 static __always_inline unsigned long
453 va_size(struct vmap_area *va)
454 {
455         return (va->va_end - va->va_start);
456 }
457
458 static __always_inline unsigned long
459 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
460 {
461         struct vmap_area *va;
462
463         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
464         return va ? va->subtree_max_size : 0;
465 }
466
467 /*
468  * Gets called when remove the node and rotate.
469  */
470 static __always_inline unsigned long
471 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
472 {
473         return max3(va_size(va),
474                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
475                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
476 }
477
478 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
479         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
480
481 static void purge_vmap_area_lazy(void);
482 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
483 static unsigned long lazy_max_pages(void);
484
485 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
486
487 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
488 {
489         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
490 }
491
492 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
493 {
494         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
495
496         while (n) {
497                 struct vmap_area *va;
498
499                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
500                 if (addr < va->va_start)
501                         n = n->rb_left;
502                 else if (addr >= va->va_end)
503                         n = n->rb_right;
504                 else
505                         return va;
506         }
507
508         return NULL;
509 }
510
511 /*
512  * This function returns back addresses of parent node
513  * and its left or right link for further processing.
514  */
515 static __always_inline struct rb_node **
516 find_va_links(struct vmap_area *va,
517         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
518         struct rb_node **parent)
519 {
520         struct vmap_area *tmp_va;
521         struct rb_node **link;
522
523         if (root) {
524                 link = &root->rb_node;
525                 if (unlikely(!*link)) {
526                         *parent = NULL;
527                         return link;
528                 }
529         } else {
530                 link = &from;
531         }
532
533         /*
534          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
535          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
536          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
537          */
538         do {
539                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
540
541                 /*
542                  * During the traversal we also do some sanity check.
543                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
544                  * or full overlaps.
545                  */
546                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
547                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
548                         link = &(*link)->rb_left;
549                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
550                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
551                         link = &(*link)->rb_right;
552                 else
553                         BUG();
554         } while (*link);
555
556         *parent = &tmp_va->rb_node;
557         return link;
558 }
559
560 static __always_inline struct list_head *
561 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
562 {
563         struct list_head *list;
564
565         if (unlikely(!parent))
566                 /*
567                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
568                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
569                  * there is no free vmap space. Normally it does not
570                  * happen but we handle this case anyway.
571                  */
572                 return NULL;
573
574         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
575         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
576 }
577
578 static __always_inline void
579 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
580         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
581 {
582         /*
583          * VA is still not in the list, but we can
584          * identify its future previous list_head node.
585          */
586         if (likely(parent)) {
587                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
588                 if (&parent->rb_right != link)
589                         head = head->prev;
590         }
591
592         /* Insert to the rb-tree */
593         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
594         if (root == &free_vmap_area_root) {
595                 /*
596                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
597                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
598                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
599                  * It is because of we populate the tree from the bottom
600                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
601                  *
602                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
603                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
604                  * the correct order later on.
605                  */
606                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
607                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
608                 va->subtree_max_size = 0;
609         } else {
610                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
611         }
612
613         /* Address-sort this list */
614         list_add(&va->list, head);
615 }
616
617 static __always_inline void
618 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
619 {
620         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
621                 return;
622
623         if (root == &free_vmap_area_root)
624                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
625                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
626         else
627                 rb_erase(&va->rb_node, root);
628
629         list_del(&va->list);
630         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
631 }
632
633 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
634 static void
635 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
636 {
637         struct vmap_area *va;
638         struct rb_node *node;
639         unsigned long size;
640         bool found = false;
641
642         if (n == NULL)
643                 return;
644
645         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
646         size = va->subtree_max_size;
647         node = n;
648
649         while (node) {
650                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
651
652                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
653                         node = node->rb_left;
654                 } else {
655                         if (va_size(va) == size) {
656                                 found = true;
657                                 break;
658                         }
659
660                         node = node->rb_right;
661                 }
662         }
663
664         if (!found) {
665                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
666                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
667                         va_size(va), va->subtree_max_size);
668         }
669
670         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
671         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
672 }
673 #endif
674
675 /*
676  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
677  * levels starting from VA point. The propagation must be done
678  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
679  * in case of newly inserting of VA to the tree.
680  *
681  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
682  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
683  * - After VA has been shrunk(allocation path);
684  * - After VA has been increased(merging path).
685  *
686  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
687  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
688  * to the root node.
689  *
690  *       4--8
691  *        /\
692  *       /  \
693  *      /    \
694  *    2--2  8--8
695  *
696  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
697  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
698  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
699  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
700  * node becomes 4--6.
701  */
702 static __always_inline void
703 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
704 {
705         struct rb_node *node = &va->rb_node;
706         unsigned long new_va_sub_max_size;
707
708         while (node) {
709                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
710                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
711
712                 /*
713                  * If the newly calculated maximum available size of the
714                  * subtree is equal to the current one, then it means that
715                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
716                  * this point to save cycles.
717                  */
718                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
719                         break;
720
721                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
722                 node = rb_parent(&va->rb_node);
723         }
724
725 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
726         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
727 #endif
728 }
729
730 static void
731 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
732         struct rb_root *root, struct list_head *head)
733 {
734         struct rb_node **link;
735         struct rb_node *parent;
736
737         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
738         link_va(va, root, parent, link, head);
739 }
740
741 static void
742 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
743         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
744         struct list_head *head)
745 {
746         struct rb_node **link;
747         struct rb_node *parent;
748
749         if (from)
750                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
751         else
752                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
753
754         link_va(va, root, parent, link, head);
755         augment_tree_propagate_from(va);
756 }
757
758 /*
759  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
760  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
761  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
762  * freed.
763  */
764 static __always_inline struct vmap_area *
765 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
766         struct rb_root *root, struct list_head *head)
767 {
768         struct vmap_area *sibling;
769         struct list_head *next;
770         struct rb_node **link;
771         struct rb_node *parent;
772         bool merged = false;
773
774         /*
775          * Find a place in the tree where VA potentially will be
776          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
777          */
778         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
779
780         /*
781          * Get next node of VA to check if merging can be done.
782          */
783         next = get_va_next_sibling(parent, link);
784         if (unlikely(next == NULL))
785                 goto insert;
786
787         /*
788          * start            end
789          * |                |
790          * |<------VA------>|<-----Next----->|
791          *                  |                |
792          *                  start            end
793          */
794         if (next != head) {
795                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
796                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
797                         sibling->va_start = va->va_start;
798
799                         /* Check and update the tree if needed. */
800                         augment_tree_propagate_from(sibling);
801
802                         /* Free vmap_area object. */
803                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
804
805                         /* Point to the new merged area. */
806                         va = sibling;
807                         merged = true;
808                 }
809         }
810
811         /*
812          * start            end
813          * |                |
814          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
815          *                  |                |
816          *                  start            end
817          */
818         if (next->prev != head) {
819                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
820                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
821                         sibling->va_end = va->va_end;
822
823                         /* Check and update the tree if needed. */
824                         augment_tree_propagate_from(sibling);
825
826                         if (merged)
827                                 unlink_va(va, root);
828
829                         /* Free vmap_area object. */
830                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
831
832                         /* Point to the new merged area. */
833                         va = sibling;
834                         merged = true;
835                 }
836         }
837
838 insert:
839         if (!merged) {
840                 link_va(va, root, parent, link, head);
841                 augment_tree_propagate_from(va);
842         }
843
844         return va;
845 }
846
847 static __always_inline bool
848 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
849         unsigned long align, unsigned long vstart)
850 {
851         unsigned long nva_start_addr;
852
853         if (va->va_start > vstart)
854                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
855         else
856                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
857
858         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
859         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
860                         nva_start_addr < vstart)
861                 return false;
862
863         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
864 }
865
866 /*
867  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
868  * that will accomplish the request corresponding to passing
869  * parameters.
870  */
871 static __always_inline struct vmap_area *
872 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
873         unsigned long align, unsigned long vstart)
874 {
875         struct vmap_area *va;
876         struct rb_node *node;
877         unsigned long length;
878
879         /* Start from the root. */
880         node = free_vmap_area_root.rb_node;
881
882         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
883         length = size + align - 1;
884
885         while (node) {
886                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
887
888                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
889                                 vstart < va->va_start) {
890                         node = node->rb_left;
891                 } else {
892                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
893                                 return va;
894
895                         /*
896                          * Does not make sense to go deeper towards the right
897                          * sub-tree if it does not have a free block that is
898                          * equal or bigger to the requested search length.
899                          */
900                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
901                                 node = node->rb_right;
902                                 continue;
903                         }
904
905                         /*
906                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
907                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
908                          * only once due to "vstart" restriction.
909                          */
910                         while ((node = rb_parent(node))) {
911                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
912                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
913                                         return va;
914
915                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
916                                                 vstart <= va->va_start) {
917                                         node = node->rb_right;
918                                         break;
919                                 }
920                         }
921                 }
922         }
923
924         return NULL;
925 }
926
927 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
928 #include <linux/random.h>
929
930 static struct vmap_area *
931 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
932         unsigned long align, unsigned long vstart)
933 {
934         struct vmap_area *va;
935
936         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
937                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
938                         continue;
939
940                 return va;
941         }
942
943         return NULL;
944 }
945
946 static void
947 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
948 {
949         struct vmap_area *va_1, *va_2;
950         unsigned long vstart;
951         unsigned int rnd;
952
953         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
954         vstart = VMALLOC_START + rnd;
955
956         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
957         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
958
959         if (va_1 != va_2)
960                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
961                         va_1, va_2, vstart);
962 }
963 #endif
964
965 enum fit_type {
966         NOTHING_FIT = 0,
967         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
968         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
969         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
970         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
971 };
972
973 static __always_inline enum fit_type
974 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
975         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
976 {
977         enum fit_type type;
978
979         /* Check if it is within VA. */
980         if (nva_start_addr < va->va_start ||
981                         nva_start_addr + size > va->va_end)
982                 return NOTHING_FIT;
983
984         /* Now classify. */
985         if (va->va_start == nva_start_addr) {
986                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
987                         type = FL_FIT_TYPE;
988                 else
989                         type = LE_FIT_TYPE;
990         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
991                 type = RE_FIT_TYPE;
992         } else {
993                 type = NE_FIT_TYPE;
994         }
995
996         return type;
997 }
998
999 static __always_inline int
1000 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1001         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1002         enum fit_type type)
1003 {
1004         struct vmap_area *lva = NULL;
1005
1006         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1007                 /*
1008                  * No need to split VA, it fully fits.
1009                  *
1010                  * |               |
1011                  * V      NVA      V
1012                  * |---------------|
1013                  */
1014                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1015                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1016         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1017                 /*
1018                  * Split left edge of fit VA.
1019                  *
1020                  * |       |
1021                  * V  NVA  V   R
1022                  * |-------|-------|
1023                  */
1024                 va->va_start += size;
1025         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1026                 /*
1027                  * Split right edge of fit VA.
1028                  *
1029                  *         |       |
1030                  *     L   V  NVA  V
1031                  * |-------|-------|
1032                  */
1033                 va->va_end = nva_start_addr;
1034         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1035                 /*
1036                  * Split no edge of fit VA.
1037                  *
1038                  *     |       |
1039                  *   L V  NVA  V R
1040                  * |---|-------|---|
1041                  */
1042                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1043                 if (unlikely(!lva)) {
1044                         /*
1045                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1046                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1047                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1048                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1049                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1050                          * are its main fitting cases.
1051                          *
1052                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1053                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1054                          * big free space that has to be split.
1055                          *
1056                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1057                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1058                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1059                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1060                          * split purpose. That is rare and most time does not
1061                          * occur.
1062                          *
1063                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1064                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1065                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1066                          * triggered to repeat one more time. See more details
1067                          * in alloc_vmap_area() function.
1068                          */
1069                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1070                         if (!lva)
1071                                 return -1;
1072                 }
1073
1074                 /*
1075                  * Build the remainder.
1076                  */
1077                 lva->va_start = va->va_start;
1078                 lva->va_end = nva_start_addr;
1079
1080                 /*
1081                  * Shrink this VA to remaining size.
1082                  */
1083                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1084         } else {
1085                 return -1;
1086         }
1087
1088         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1089                 augment_tree_propagate_from(va);
1090
1091                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1092                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1093                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1094         }
1095
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1101  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1102  */
1103 static __always_inline unsigned long
1104 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1105         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1106 {
1107         unsigned long nva_start_addr;
1108         struct vmap_area *va;
1109         enum fit_type type;
1110         int ret;
1111
1112         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1113         if (unlikely(!va))
1114                 return vend;
1115
1116         if (va->va_start > vstart)
1117                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1118         else
1119                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1120
1121         /* Check the "vend" restriction. */
1122         if (nva_start_addr + size > vend)
1123                 return vend;
1124
1125         /* Classify what we have found. */
1126         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1127         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1128                 return vend;
1129
1130         /* Update the free vmap_area. */
1131         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1132         if (ret)
1133                 return vend;
1134
1135 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1136         find_vmap_lowest_match_check(size);
1137 #endif
1138
1139         return nva_start_addr;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1144  */
1145 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1146 {
1147         /*
1148          * Remove from the busy tree/list.
1149          */
1150         spin_lock(&vmap_area_lock);
1151         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1152         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1153
1154         /*
1155          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1156          */
1157         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1158         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1159         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1164  * vstart and vend.
1165  */
1166 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1167                                 unsigned long align,
1168                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1169                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1170 {
1171         struct vmap_area *va, *pva;
1172         unsigned long addr;
1173         int purged = 0;
1174         int ret;
1175
1176         BUG_ON(!size);
1177         BUG_ON(offset_in_page(size));
1178         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1179
1180         if (unlikely(!vmap_initialized))
1181                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1182
1183         might_sleep();
1184         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1185
1186         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1187         if (unlikely(!va))
1188                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1189
1190         /*
1191          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1192          * to avoid false negatives.
1193          */
1194         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1195
1196 retry:
1197         /*
1198          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1199          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1200          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1201          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1202          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1203          * race until the below spinlock is taken.
1204          *
1205          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1206          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1207          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1208          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1209          *
1210          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1211          */
1212         pva = NULL;
1213
1214         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1215                 /*
1216                  * Even if it fails we do not really care about that.
1217                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1218                  * will refill the cache we allocate from.
1219                  */
1220                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1221
1222         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1223
1224         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1225                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1226
1227         /*
1228          * If an allocation fails, the "vend" address is
1229          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1230          */
1231         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1232         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1233
1234         if (unlikely(addr == vend))
1235                 goto overflow;
1236
1237         va->va_start = addr;
1238         va->va_end = addr + size;
1239         va->vm = NULL;
1240
1241
1242         spin_lock(&vmap_area_lock);
1243         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1244         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1245
1246         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1247         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1248         BUG_ON(va->va_end > vend);
1249
1250         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1251         if (ret) {
1252                 free_vmap_area(va);
1253                 return ERR_PTR(ret);
1254         }
1255
1256         return va;
1257
1258 overflow:
1259         if (!purged) {
1260                 purge_vmap_area_lazy();
1261                 purged = 1;
1262                 goto retry;
1263         }
1264
1265         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1266                 unsigned long freed = 0;
1267                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1268                 if (freed > 0) {
1269                         purged = 0;
1270                         goto retry;
1271                 }
1272         }
1273
1274         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1275                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1276                         size);
1277
1278         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1279         return ERR_PTR(-EBUSY);
1280 }
1281
1282 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1283 {
1284         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1285 }
1286 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1287
1288 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1289 {
1290         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1293
1294 /*
1295  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1296  * before attempting to purge with a TLB flush.
1297  *
1298  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1299  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1300  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1301  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1302  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1303  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1304  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1305  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1306  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1307  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1308  * becomes a problem on bigger systems.
1309  */
1310 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1311 {
1312         unsigned int log;
1313
1314         log = fls(num_online_cpus());
1315
1316         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1317 }
1318
1319 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1320
1321 /*
1322  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1323  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1324  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1325  */
1326 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1327
1328 /* for per-CPU blocks */
1329 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1330
1331 /*
1332  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1333  * immediately freed.
1334  */
1335 void set_iounmap_nonlazy(void)
1336 {
1337         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1342  */
1343 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1344 {
1345         unsigned long resched_threshold;
1346         struct llist_node *valist;
1347         struct vmap_area *va;
1348         struct vmap_area *n_va;
1349
1350         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1351
1352         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1353         if (unlikely(valist == NULL))
1354                 return false;
1355
1356         /*
1357          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1358          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1359          */
1360         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1361                 if (va->va_start < start)
1362                         start = va->va_start;
1363                 if (va->va_end > end)
1364                         end = va->va_end;
1365         }
1366
1367         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1368         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1369
1370         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1371         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1372                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1373                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1374                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1375
1376                 /*
1377                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1378                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1379                  * anything.
1380                  */
1381                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1382                                             &free_vmap_area_list);
1383
1384                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1385                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1386                                               va->va_start, va->va_end);
1387
1388                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1389
1390                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1391                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1392         }
1393         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1394         return true;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1399  * is already purging.
1400  */
1401 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1402 {
1403         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1404                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1405                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1406         }
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1411  */
1412 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1413 {
1414         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1415         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1416         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1417         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1422  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1423  * previously.
1424  */
1425 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1426 {
1427         unsigned long nr_lazy;
1428
1429         spin_lock(&vmap_area_lock);
1430         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1431         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1432
1433         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1434                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1435
1436         /* After this point, we may free va at any time */
1437         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1438
1439         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1440                 try_purge_vmap_area_lazy();
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Free and unmap a vmap area
1445  */
1446 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1447 {
1448         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1449         unmap_kernel_range_noflush(va->va_start, va->va_end - va->va_start);
1450         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1451                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1452
1453         free_vmap_area_noflush(va);
1454 }
1455
1456 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1457 {
1458         struct vmap_area *va;
1459
1460         spin_lock(&vmap_area_lock);
1461         va = __find_vmap_area(addr);
1462         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1463
1464         return va;
1465 }
1466
1467 /*** Per cpu kva allocator ***/
1468
1469 /*
1470  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1471  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1472  */
1473 /*
1474  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1475  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1476  * instead (we just need a rough idea)
1477  */
1478 #if BITS_PER_LONG == 32
1479 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1480 #else
1481 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1482 #endif
1483
1484 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1485 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1486 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1487 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1488 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1489 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1490 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1491                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1492                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1493                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1494
1495 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1496
1497 struct vmap_block_queue {
1498         spinlock_t lock;
1499         struct list_head free;
1500 };
1501
1502 struct vmap_block {
1503         spinlock_t lock;
1504         struct vmap_area *va;
1505         unsigned long free, dirty;
1506         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1507         struct list_head free_list;
1508         struct rcu_head rcu_head;
1509         struct list_head purge;
1510 };
1511
1512 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1513 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1514
1515 /*
1516  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1517  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1518  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1519  */
1520 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1521 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1522
1523 /*
1524  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1525  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1526  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1527  * big problem.
1528  */
1529
1530 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1531 {
1532         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1533         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1534         return addr;
1535 }
1536
1537 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1538 {
1539         unsigned long addr;
1540
1541         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1542         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1543         return (void *)addr;
1544 }
1545
1546 /**
1547  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1548  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1549  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1550  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1551  *
1552  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1553  */
1554 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1555 {
1556         struct vmap_block_queue *vbq;
1557         struct vmap_block *vb;
1558         struct vmap_area *va;
1559         unsigned long vb_idx;
1560         int node, err;
1561         void *vaddr;
1562
1563         node = numa_node_id();
1564
1565         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1566                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1567         if (unlikely(!vb))
1568                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1569
1570         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1571                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1572                                         node, gfp_mask);
1573         if (IS_ERR(va)) {
1574                 kfree(vb);
1575                 return ERR_CAST(va);
1576         }
1577
1578         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1579         if (unlikely(err)) {
1580                 kfree(vb);
1581                 free_vmap_area(va);
1582                 return ERR_PTR(err);
1583         }
1584
1585         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1586         spin_lock_init(&vb->lock);
1587         vb->va = va;
1588         /* At least something should be left free */
1589         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1590         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1591         vb->dirty = 0;
1592         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1593         vb->dirty_max = 0;
1594         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1595
1596         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1597         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1598         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1599         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1600         BUG_ON(err);
1601         radix_tree_preload_end();
1602
1603         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1604         spin_lock(&vbq->lock);
1605         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1606         spin_unlock(&vbq->lock);
1607         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1608
1609         return vaddr;
1610 }
1611
1612 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1613 {
1614         struct vmap_block *tmp;
1615         unsigned long vb_idx;
1616
1617         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1618         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1619         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1620         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1621         BUG_ON(tmp != vb);
1622
1623         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1624         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1625 }
1626
1627 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1628 {
1629         LIST_HEAD(purge);
1630         struct vmap_block *vb;
1631         struct vmap_block *n_vb;
1632         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1633
1634         rcu_read_lock();
1635         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1636
1637                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1638                         continue;
1639
1640                 spin_lock(&vb->lock);
1641                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1642                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1643                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1644                         vb->dirty_min = 0;
1645                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1646                         spin_lock(&vbq->lock);
1647                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1648                         spin_unlock(&vbq->lock);
1649                         spin_unlock(&vb->lock);
1650                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1651                 } else
1652                         spin_unlock(&vb->lock);
1653         }
1654         rcu_read_unlock();
1655
1656         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1657                 list_del(&vb->purge);
1658                 free_vmap_block(vb);
1659         }
1660 }
1661
1662 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1663 {
1664         int cpu;
1665
1666         for_each_possible_cpu(cpu)
1667                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1668 }
1669
1670 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1671 {
1672         struct vmap_block_queue *vbq;
1673         struct vmap_block *vb;
1674         void *vaddr = NULL;
1675         unsigned int order;
1676
1677         BUG_ON(offset_in_page(size));
1678         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1679         if (WARN_ON(size == 0)) {
1680                 /*
1681                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1682                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1683                  * early.
1684                  */
1685                 return NULL;
1686         }
1687         order = get_order(size);
1688
1689         rcu_read_lock();
1690         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1691         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1692                 unsigned long pages_off;
1693
1694                 spin_lock(&vb->lock);
1695                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1696                         spin_unlock(&vb->lock);
1697                         continue;
1698                 }
1699
1700                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1701                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1702                 vb->free -= 1UL << order;
1703                 if (vb->free == 0) {
1704                         spin_lock(&vbq->lock);
1705                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1706                         spin_unlock(&vbq->lock);
1707                 }
1708
1709                 spin_unlock(&vb->lock);
1710                 break;
1711         }
1712
1713         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1714         rcu_read_unlock();
1715
1716         /* Allocate new block if nothing was found */
1717         if (!vaddr)
1718                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1719
1720         return vaddr;
1721 }
1722
1723 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
1724 {
1725         unsigned long offset;
1726         unsigned long vb_idx;
1727         unsigned int order;
1728         struct vmap_block *vb;
1729
1730         BUG_ON(offset_in_page(size));
1731         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1732
1733         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
1734
1735         order = get_order(size);
1736
1737         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
1738
1739         vb_idx = addr_to_vb_idx(addr);
1740         rcu_read_lock();
1741         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1742         rcu_read_unlock();
1743         BUG_ON(!vb);
1744
1745         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
1746
1747         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1748                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
1749
1750         spin_lock(&vb->lock);
1751
1752         /* Expand dirty range */
1753         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1754         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1755
1756         vb->dirty += 1UL << order;
1757         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1758                 BUG_ON(vb->free);
1759                 spin_unlock(&vb->lock);
1760                 free_vmap_block(vb);
1761         } else
1762                 spin_unlock(&vb->lock);
1763 }
1764
1765 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1766 {
1767         int cpu;
1768
1769         if (unlikely(!vmap_initialized))
1770                 return;
1771
1772         might_sleep();
1773
1774         for_each_possible_cpu(cpu) {
1775                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1776                 struct vmap_block *vb;
1777
1778                 rcu_read_lock();
1779                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1780                         spin_lock(&vb->lock);
1781                         if (vb->dirty) {
1782                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1783                                 unsigned long s, e;
1784
1785                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1786                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1787
1788                                 start = min(s, start);
1789                                 end   = max(e, end);
1790
1791                                 flush = 1;
1792                         }
1793                         spin_unlock(&vb->lock);
1794                 }
1795                 rcu_read_unlock();
1796         }
1797
1798         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1799         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1800         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1801                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1802         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1803 }
1804
1805 /**
1806  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1807  *
1808  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1809  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1810  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1811  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1812  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1813  *
1814  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1815  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1816  * from the vmap layer.
1817  */
1818 void vm_unmap_aliases(void)
1819 {
1820         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1821         int flush = 0;
1822
1823         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1824 }
1825 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1826
1827 /**
1828  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1829  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1830  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1831  */
1832 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1833 {
1834         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1835         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1836         struct vmap_area *va;
1837
1838         might_sleep();
1839         BUG_ON(!addr);
1840         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1841         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1842         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1843
1844         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1845
1846         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1847                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1848                 vb_free(addr, size);
1849                 return;
1850         }
1851
1852         va = find_vmap_area(addr);
1853         BUG_ON(!va);
1854         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1855                                     (va->va_end - va->va_start));
1856         free_unmap_vmap_area(va);
1857 }
1858 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1859
1860 /**
1861  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1862  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1863  * @count: number of pages
1864  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1865  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1866  *
1867  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1868  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1869  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1870  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1871  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1872  *
1873  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1874  */
1875 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
1876 {
1877         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1878         unsigned long addr;
1879         void *mem;
1880
1881         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1882                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1883                 if (IS_ERR(mem))
1884                         return NULL;
1885                 addr = (unsigned long)mem;
1886         } else {
1887                 struct vmap_area *va;
1888                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1889                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1890                 if (IS_ERR(va))
1891                         return NULL;
1892
1893                 addr = va->va_start;
1894                 mem = (void *)addr;
1895         }
1896
1897         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1898
1899         if (map_kernel_range(addr, size, PAGE_KERNEL, pages) < 0) {
1900                 vm_unmap_ram(mem, count);
1901                 return NULL;
1902         }
1903         return mem;
1904 }
1905 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1906
1907 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1908
1909 /**
1910  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1911  * @vm: vm_struct to add
1912  *
1913  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1914  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1915  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1916  *
1917  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1918  */
1919 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1920 {
1921         struct vm_struct *tmp, **p;
1922
1923         BUG_ON(vmap_initialized);
1924         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1925                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1926                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1927                         break;
1928                 } else
1929                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1930         }
1931         vm->next = *p;
1932         *p = vm;
1933 }
1934
1935 /**
1936  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1937  * @vm: vm_struct to register
1938  * @align: requested alignment
1939  *
1940  * This function is used to register kernel vm area before
1941  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1942  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1943  * vm->addr contains the allocated address.
1944  *
1945  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1946  */
1947 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1948 {
1949         static size_t vm_init_off __initdata;
1950         unsigned long addr;
1951
1952         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1953         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1954
1955         vm->addr = (void *)addr;
1956
1957         vm_area_add_early(vm);
1958 }
1959
1960 static void vmap_init_free_space(void)
1961 {
1962         unsigned long vmap_start = 1;
1963         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1964         struct vmap_area *busy, *free;
1965
1966         /*
1967          *     B     F     B     B     B     F
1968          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1969          *  |           The KVA space           |
1970          *  |<--------------------------------->|
1971          */
1972         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1973                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1974                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1975                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1976                                 free->va_start = vmap_start;
1977                                 free->va_end = busy->va_start;
1978
1979                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1980                                         &free_vmap_area_root,
1981                                                 &free_vmap_area_list);
1982                         }
1983                 }
1984
1985                 vmap_start = busy->va_end;
1986         }
1987
1988         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1989                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1990                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1991                         free->va_start = vmap_start;
1992                         free->va_end = vmap_end;
1993
1994                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1995                                 &free_vmap_area_root,
1996                                         &free_vmap_area_list);
1997                 }
1998         }
1999 }
2000
2001 void __init vmalloc_init(void)
2002 {
2003         struct vmap_area *va;
2004         struct vm_struct *tmp;
2005         int i;
2006
2007         /*
2008          * Create the cache for vmap_area objects.
2009          */
2010         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2011
2012         for_each_possible_cpu(i) {
2013                 struct vmap_block_queue *vbq;
2014                 struct vfree_deferred *p;
2015
2016                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2017                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2018                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2019                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2020                 init_llist_head(&p->list);
2021                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2022         }
2023
2024         /* Import existing vmlist entries. */
2025         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2026                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2027                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2028                         continue;
2029
2030                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2031                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2032                 va->vm = tmp;
2033                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2034         }
2035
2036         /*
2037          * Now we can initialize a free vmap space.
2038          */
2039         vmap_init_free_space();
2040         vmap_initialized = true;
2041 }
2042
2043 /**
2044  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2045  * @addr: start of the VM area to unmap
2046  * @size: size of the VM area to unmap
2047  *
2048  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2049  * the unmapping and tlb after.
2050  */
2051 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2052 {
2053         unsigned long end = addr + size;
2054
2055         flush_cache_vunmap(addr, end);
2056         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
2057         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2058 }
2059
2060 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2061         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2062 {
2063         vm->flags = flags;
2064         vm->addr = (void *)va->va_start;
2065         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2066         vm->caller = caller;
2067         va->vm = vm;
2068 }
2069
2070 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2071                               unsigned long flags, const void *caller)
2072 {
2073         spin_lock(&vmap_area_lock);
2074         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2075         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2076 }
2077
2078 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2079 {
2080         /*
2081          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2082          * we should make sure that vm has proper values.
2083          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2084          */
2085         smp_wmb();
2086         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2087 }
2088
2089 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2090                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2091                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2092 {
2093         struct vmap_area *va;
2094         struct vm_struct *area;
2095         unsigned long requested_size = size;
2096
2097         BUG_ON(in_interrupt());
2098         size = PAGE_ALIGN(size);
2099         if (unlikely(!size))
2100                 return NULL;
2101
2102         if (flags & VM_IOREMAP)
2103                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2104                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2105
2106         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2107         if (unlikely(!area))
2108                 return NULL;
2109
2110         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2111                 size += PAGE_SIZE;
2112
2113         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2114         if (IS_ERR(va)) {
2115                 kfree(area);
2116                 return NULL;
2117         }
2118
2119         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2120
2121         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2122
2123         return area;
2124 }
2125
2126 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2127                                        unsigned long start, unsigned long end,
2128                                        const void *caller)
2129 {
2130         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2131                                   GFP_KERNEL, caller);
2132 }
2133
2134 /**
2135  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2136  * @size:        size of the area
2137  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2138  *
2139  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2140  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2141  * on success or %NULL on failure.
2142  *
2143  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2144  */
2145 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2146 {
2147         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2148                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2149                                   __builtin_return_address(0));
2150 }
2151
2152 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2153                                 const void *caller)
2154 {
2155         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2156                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2157 }
2158
2159 /**
2160  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2161  * @addr:         base address
2162  *
2163  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2164  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2165  * pointer valid.
2166  *
2167  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2168  */
2169 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2170 {
2171         struct vmap_area *va;
2172
2173         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2174         if (!va)
2175                 return NULL;
2176
2177         return va->vm;
2178 }
2179
2180 /**
2181  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2182  * @addr:           base address
2183  *
2184  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2185  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2186  * on SMP machines, except for its size or flags.
2187  *
2188  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2189  */
2190 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2191 {
2192         struct vmap_area *va;
2193
2194         might_sleep();
2195
2196         spin_lock(&vmap_area_lock);
2197         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2198         if (va && va->vm) {
2199                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2200
2201                 va->vm = NULL;
2202                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2203
2204                 kasan_free_shadow(vm);
2205                 free_unmap_vmap_area(va);
2206
2207                 return vm;
2208         }
2209
2210         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2211         return NULL;
2212 }
2213
2214 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2215                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2216 {
2217         int i;
2218
2219         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2220                 if (page_address(area->pages[i]))
2221                         set_direct_map(area->pages[i]);
2222 }
2223
2224 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2225 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2226 {
2227         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2228         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2229         int flush_dmap = 0;
2230         int i;
2231
2232         remove_vm_area(area->addr);
2233
2234         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2235         if (!flush_reset)
2236                 return;
2237
2238         /*
2239          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2240          * return.
2241          */
2242         if (!deallocate_pages) {
2243                 vm_unmap_aliases();
2244                 return;
2245         }
2246
2247         /*
2248          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2249          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2250          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2251          */
2252         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2253                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2254                 if (addr) {
2255                         start = min(addr, start);
2256                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2257                         flush_dmap = 1;
2258                 }
2259         }
2260
2261         /*
2262          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2263          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2264          * reset the direct map permissions to the default.
2265          */
2266         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2267         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2268         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2269 }
2270
2271 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2272 {
2273         struct vm_struct *area;
2274
2275         if (!addr)
2276                 return;
2277
2278         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2279                         addr))
2280                 return;
2281
2282         area = find_vm_area(addr);
2283         if (unlikely(!area)) {
2284                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2285                                 addr);
2286                 return;
2287         }
2288
2289         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2290         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2291
2292         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2293
2294         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2295
2296         if (deallocate_pages) {
2297                 int i;
2298
2299                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2300                         struct page *page = area->pages[i];
2301
2302                         BUG_ON(!page);
2303                         __free_pages(page, 0);
2304                 }
2305                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2306
2307                 kvfree(area->pages);
2308         }
2309
2310         kfree(area);
2311         return;
2312 }
2313
2314 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2315 {
2316         /*
2317          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2318          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2319          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2320          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2321          */
2322         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2323
2324         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2325                 schedule_work(&p->wq);
2326 }
2327
2328 /**
2329  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2330  * @addr:         memory base address
2331  *
2332  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2333  * except NMIs.
2334  */
2335 void vfree_atomic(const void *addr)
2336 {
2337         BUG_ON(in_nmi());
2338
2339         kmemleak_free(addr);
2340
2341         if (!addr)
2342                 return;
2343         __vfree_deferred(addr);
2344 }
2345
2346 static void __vfree(const void *addr)
2347 {
2348         if (unlikely(in_interrupt()))
2349                 __vfree_deferred(addr);
2350         else
2351                 __vunmap(addr, 1);
2352 }
2353
2354 /**
2355  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2356  * @addr:  memory base address
2357  *
2358  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2359  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2360  * NULL, no operation is performed.
2361  *
2362  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2363  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2364  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2365  *
2366  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2367  *
2368  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2369  */
2370 void vfree(const void *addr)
2371 {
2372         BUG_ON(in_nmi());
2373
2374         kmemleak_free(addr);
2375
2376         might_sleep_if(!in_interrupt());
2377
2378         if (!addr)
2379                 return;
2380
2381         __vfree(addr);
2382 }
2383 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2384
2385 /**
2386  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2387  * @addr:   memory base address
2388  *
2389  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2390  * which was created from the page array passed to vmap().
2391  *
2392  * Must not be called in interrupt context.
2393  */
2394 void vunmap(const void *addr)
2395 {
2396         BUG_ON(in_interrupt());
2397         might_sleep();
2398         if (addr)
2399                 __vunmap(addr, 0);
2400 }
2401 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2402
2403 /**
2404  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2405  * @pages: array of page pointers
2406  * @count: number of pages to map
2407  * @flags: vm_area->flags
2408  * @prot: page protection for the mapping
2409  *
2410  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2411  * space.
2412  *
2413  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2414  */
2415 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2416            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2417 {
2418         struct vm_struct *area;
2419         unsigned long size;             /* In bytes */
2420
2421         might_sleep();
2422
2423         if (count > totalram_pages())
2424                 return NULL;
2425
2426         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2427         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2428         if (!area)
2429                 return NULL;
2430
2431         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, size, pgprot_nx(prot),
2432                         pages) < 0) {
2433                 vunmap(area->addr);
2434                 return NULL;
2435         }
2436
2437         return area->addr;
2438 }
2439 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2440
2441 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2442                                  pgprot_t prot, int node)
2443 {
2444         struct page **pages;
2445         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2446         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2447         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2448         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2449                                         0 :
2450                                         __GFP_HIGHMEM;
2451
2452         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2453         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2454
2455         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2456         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2457                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2458                                 node, area->caller);
2459         } else {
2460                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2461         }
2462
2463         if (!pages) {
2464                 remove_vm_area(area->addr);
2465                 kfree(area);
2466                 return NULL;
2467         }
2468
2469         area->pages = pages;
2470         area->nr_pages = nr_pages;
2471
2472         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2473                 struct page *page;
2474
2475                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2476                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2477                 else
2478                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2479
2480                 if (unlikely(!page)) {
2481                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2482                         area->nr_pages = i;
2483                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2484                         goto fail;
2485                 }
2486                 area->pages[i] = page;
2487                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2488                         cond_resched();
2489         }
2490         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2491
2492         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, get_vm_area_size(area),
2493                         prot, pages) < 0)
2494                 goto fail;
2495
2496         return area->addr;
2497
2498 fail:
2499         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2500                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2501                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2502         __vfree(area->addr);
2503         return NULL;
2504 }
2505
2506 /**
2507  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2508  * @size:                 allocation size
2509  * @align:                desired alignment
2510  * @start:                vm area range start
2511  * @end:                  vm area range end
2512  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2513  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2514  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2515  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2516  * @caller:               caller's return address
2517  *
2518  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2519  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2520  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2521  *
2522  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2523  */
2524 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2525                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2526                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2527                         const void *caller)
2528 {
2529         struct vm_struct *area;
2530         void *addr;
2531         unsigned long real_size = size;
2532
2533         size = PAGE_ALIGN(size);
2534         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2535                 goto fail;
2536
2537         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2538                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2539         if (!area)
2540                 goto fail;
2541
2542         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2543         if (!addr)
2544                 return NULL;
2545
2546         /*
2547          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2548          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2549          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2550          */
2551         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2552
2553         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2554
2555         return addr;
2556
2557 fail:
2558         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2559                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2560         return NULL;
2561 }
2562
2563 /**
2564  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2565  * @size:           allocation size
2566  * @align:          desired alignment
2567  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2568  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2569  * @caller:         caller's return address
2570  *
2571  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
2572  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
2573  *
2574  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2575  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2576  *
2577  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2578  * with mm people.
2579  *
2580  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2581  */
2582 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2583                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
2584 {
2585         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2586                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
2587 }
2588 /*
2589  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2590  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2591  * than that.
2592  */
2593 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2594 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
2595 #endif
2596
2597 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2598 {
2599         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
2600                                 __builtin_return_address(0));
2601 }
2602 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2603
2604 /**
2605  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2606  * @size:    allocation size
2607  *
2608  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2609  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2610  *
2611  * For tight control over page level allocator and protection flags
2612  * use __vmalloc() instead.
2613  *
2614  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2615  */
2616 void *vmalloc(unsigned long size)
2617 {
2618         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
2619                                 __builtin_return_address(0));
2620 }
2621 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2622
2623 /**
2624  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2625  * @size:    allocation size
2626  *
2627  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2628  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2629  * The memory allocated is set to zero.
2630  *
2631  * For tight control over page level allocator and protection flags
2632  * use __vmalloc() instead.
2633  *
2634  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2635  */
2636 void *vzalloc(unsigned long size)
2637 {
2638         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
2639                                 __builtin_return_address(0));
2640 }
2641 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2642
2643 /**
2644  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2645  * @size: allocation size
2646  *
2647  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2648  * without leaking data.
2649  *
2650  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2651  */
2652 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2653 {
2654         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2655                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2656                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2657                                     __builtin_return_address(0));
2658 }
2659 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2660
2661 /**
2662  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2663  * @size:         allocation size
2664  * @node:         numa node
2665  *
2666  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2667  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2668  *
2669  * For tight control over page level allocator and protection flags
2670  * use __vmalloc() instead.
2671  *
2672  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2673  */
2674 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2675 {
2676         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
2677                         __builtin_return_address(0));
2678 }
2679 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2680
2681 /**
2682  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2683  * @size:       allocation size
2684  * @node:       numa node
2685  *
2686  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2687  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2688  * The memory allocated is set to zero.
2689  *
2690  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2691  */
2692 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2693 {
2694         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
2695                                 __builtin_return_address(0));
2696 }
2697 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2698
2699 /**
2700  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2701  * @size:         allocation size
2702  *
2703  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2704  * the page level allocator and map them into contiguous and
2705  * executable kernel virtual space.
2706  *
2707  * For tight control over page level allocator and protection flags
2708  * use __vmalloc() instead.
2709  *
2710  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2711  */
2712 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2713 {
2714         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2715                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2716                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2717 }
2718
2719 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2720 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2721 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2722 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2723 #else
2724 /*
2725  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2726  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2727  */
2728 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2729 #endif
2730
2731 /**
2732  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2733  * @size:       allocation size
2734  *
2735  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2736  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2737  *
2738  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2739  */
2740 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2741 {
2742         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
2743                         __builtin_return_address(0));
2744 }
2745 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2746
2747 /**
2748  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2749  * @size:            allocation size
2750  *
2751  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2752  * mapped to userspace without leaking data.
2753  *
2754  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2755  */
2756 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2757 {
2758         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2759                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2760                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2761                                     __builtin_return_address(0));
2762 }
2763 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2764
2765 /*
2766  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2767  * If the page is not present, fill zero.
2768  */
2769
2770 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2771 {
2772         struct page *p;
2773         int copied = 0;
2774
2775         while (count) {
2776                 unsigned long offset, length;
2777
2778                 offset = offset_in_page(addr);
2779                 length = PAGE_SIZE - offset;
2780                 if (length > count)
2781                         length = count;
2782                 p = vmalloc_to_page(addr);
2783                 /*
2784                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2785                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2786                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2787                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2788                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2789                  */
2790                 if (p) {
2791                         /*
2792                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2793                          * function description)
2794                          */
2795                         void *map = kmap_atomic(p);
2796                         memcpy(buf, map + offset, length);
2797                         kunmap_atomic(map);
2798                 } else
2799                         memset(buf, 0, length);
2800
2801                 addr += length;
2802                 buf += length;
2803                 copied += length;
2804                 count -= length;
2805         }
2806         return copied;
2807 }
2808
2809 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2810 {
2811         struct page *p;
2812         int copied = 0;
2813
2814         while (count) {
2815                 unsigned long offset, length;
2816
2817                 offset = offset_in_page(addr);
2818                 length = PAGE_SIZE - offset;
2819                 if (length > count)
2820                         length = count;
2821                 p = vmalloc_to_page(addr);
2822                 /*
2823                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2824                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2825                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2826                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2827                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2828                  */
2829                 if (p) {
2830                         /*
2831                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2832                          * function description)
2833                          */
2834                         void *map = kmap_atomic(p);
2835                         memcpy(map + offset, buf, length);
2836                         kunmap_atomic(map);
2837                 }
2838                 addr += length;
2839                 buf += length;
2840                 copied += length;
2841                 count -= length;
2842         }
2843         return copied;
2844 }
2845
2846 /**
2847  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2848  * @buf:     buffer for reading data
2849  * @addr:    vm address.
2850  * @count:   number of bytes to be read.
2851  *
2852  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2853  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2854  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2855  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2856  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2857  *
2858  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2859  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2860  *
2861  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2862  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2863  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2864  * any information, as /dev/kmem.
2865  *
2866  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2867  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2868  * include any intersection with valid vmalloc area
2869  */
2870 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2871 {
2872         struct vmap_area *va;
2873         struct vm_struct *vm;
2874         char *vaddr, *buf_start = buf;
2875         unsigned long buflen = count;
2876         unsigned long n;
2877
2878         /* Don't allow overflow */
2879         if ((unsigned long) addr + count < count)
2880                 count = -(unsigned long) addr;
2881
2882         spin_lock(&vmap_area_lock);
2883         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2884                 if (!count)
2885                         break;
2886
2887                 if (!va->vm)
2888                         continue;
2889
2890                 vm = va->vm;
2891                 vaddr = (char *) vm->addr;
2892                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2893                         continue;
2894                 while (addr < vaddr) {
2895                         if (count == 0)
2896                                 goto finished;
2897                         *buf = '\0';
2898                         buf++;
2899                         addr++;
2900                         count--;
2901                 }
2902                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2903                 if (n > count)
2904                         n = count;
2905                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2906                         aligned_vread(buf, addr, n);
2907                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2908                         memset(buf, 0, n);
2909                 buf += n;
2910                 addr += n;
2911                 count -= n;
2912         }
2913 finished:
2914         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2915
2916         if (buf == buf_start)
2917                 return 0;
2918         /* zero-fill memory holes */
2919         if (buf != buf_start + buflen)
2920                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2921
2922         return buflen;
2923 }
2924
2925 /**
2926  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2927  * @buf:      buffer for source data
2928  * @addr:     vm address.
2929  * @count:    number of bytes to be read.
2930  *
2931  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2932  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2933  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2934  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2935  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2936  *
2937  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2938  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2939  *
2940  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2941  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2942  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2943  * any information, as /dev/kmem.
2944  *
2945  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2946  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2947  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2948  */
2949 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2950 {
2951         struct vmap_area *va;
2952         struct vm_struct *vm;
2953         char *vaddr;
2954         unsigned long n, buflen;
2955         int copied = 0;
2956
2957         /* Don't allow overflow */
2958         if ((unsigned long) addr + count < count)
2959                 count = -(unsigned long) addr;
2960         buflen = count;
2961
2962         spin_lock(&vmap_area_lock);
2963         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2964                 if (!count)
2965                         break;
2966
2967                 if (!va->vm)
2968                         continue;
2969
2970                 vm = va->vm;
2971                 vaddr = (char *) vm->addr;
2972                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2973                         continue;
2974                 while (addr < vaddr) {
2975                         if (count == 0)
2976                                 goto finished;
2977                         buf++;
2978                         addr++;
2979                         count--;
2980                 }
2981                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2982                 if (n > count)
2983                         n = count;
2984                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2985                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2986                         copied++;
2987                 }
2988                 buf += n;
2989                 addr += n;
2990                 count -= n;
2991         }
2992 finished:
2993         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2994         if (!copied)
2995                 return 0;
2996         return buflen;
2997 }
2998
2999 /**
3000  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3001  * @vma:                vma to cover
3002  * @uaddr:              target user address to start at
3003  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3004  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3005  * @size:               size of map area
3006  *
3007  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3008  *
3009  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3010  * and that it is big enough to cover the range starting at
3011  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3012  * met.
3013  *
3014  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3015  */
3016 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3017                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3018                                 unsigned long size)
3019 {
3020         struct vm_struct *area;
3021         unsigned long off;
3022         unsigned long end_index;
3023
3024         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3025                 return -EINVAL;
3026
3027         size = PAGE_ALIGN(size);
3028
3029         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3030                 return -EINVAL;
3031
3032         area = find_vm_area(kaddr);
3033         if (!area)
3034                 return -EINVAL;
3035
3036         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3037                 return -EINVAL;
3038
3039         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3040             end_index > get_vm_area_size(area))
3041                 return -EINVAL;
3042         kaddr += off;
3043
3044         do {
3045                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3046                 int ret;
3047
3048                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3049                 if (ret)
3050                         return ret;
3051
3052                 uaddr += PAGE_SIZE;
3053                 kaddr += PAGE_SIZE;
3054                 size -= PAGE_SIZE;
3055         } while (size > 0);
3056
3057         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3058
3059         return 0;
3060 }
3061 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3062
3063 /**
3064  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3065  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3066  * @addr:               vmalloc memory
3067  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3068  *
3069  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3070  *
3071  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3072  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3073  * that criteria isn't met.
3074  *
3075  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3076  */
3077 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3078                                                 unsigned long pgoff)
3079 {
3080         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3081                                            addr, pgoff,
3082                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3083 }
3084 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3085
3086 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3087 {
3088         pte_t ***p = data;
3089
3090         if (p) {
3091                 *(*p) = pte;
3092                 (*p)++;
3093         }
3094         return 0;
3095 }
3096
3097 /**
3098  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3099  * @size:          size of the area
3100  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3101  *
3102  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3103  *
3104  * This function reserves a range of kernel address space, and
3105  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3106  * are created.
3107  *
3108  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3109  * allocated for the VM area are returned.
3110  */
3111 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3112 {
3113         struct vm_struct *area;
3114
3115         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3116                                 __builtin_return_address(0));
3117         if (area == NULL)
3118                 return NULL;
3119
3120         /*
3121          * This ensures that page tables are constructed for this region
3122          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3123          */
3124         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3125                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3126                 free_vm_area(area);
3127                 return NULL;
3128         }
3129
3130         return area;
3131 }
3132 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3133
3134 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3135 {
3136         struct vm_struct *ret;
3137         ret = remove_vm_area(area->addr);
3138         BUG_ON(ret != area);
3139         kfree(area);
3140 }
3141 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3142
3143 #ifdef CONFIG_SMP
3144 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3145 {
3146         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3147 }
3148
3149 /**
3150  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3151  * @addr: target address
3152  *
3153  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3154  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3155  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3156  *   if there are no any areas before @addr.
3157  */
3158 static struct vmap_area *
3159 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3160 {
3161         struct vmap_area *va, *tmp;
3162         struct rb_node *n;
3163
3164         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3165         va = NULL;
3166
3167         while (n) {
3168                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3169                 if (tmp->va_start <= addr) {
3170                         va = tmp;
3171                         if (tmp->va_end >= addr)
3172                                 break;
3173
3174                         n = n->rb_right;
3175                 } else {
3176                         n = n->rb_left;
3177                 }
3178         }
3179
3180         return va;
3181 }
3182
3183 /**
3184  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3185  * of free block below VMALLOC_END
3186  * @va:
3187  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3188  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3189  *
3190  * Returns: determined end address within vmap_area
3191  */
3192 static unsigned long
3193 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3194 {
3195         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3196         unsigned long addr;
3197
3198         if (likely(*va)) {
3199                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3200                                 &free_vmap_area_list, list) {
3201                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3202                         if ((*va)->va_start < addr)
3203                                 return addr;
3204                 }
3205         }
3206
3207         return 0;
3208 }
3209
3210 /**
3211  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3212  * @offsets: array containing offset of each area
3213  * @sizes: array containing size of each area
3214  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3215  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3216  *
3217  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3218  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3219  *
3220  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3221  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3222  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3223  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3224  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3225  * areas are allocated from top.
3226  *
3227  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3228  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3229  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3230  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3231  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3232  * and the result is returned.
3233  */
3234 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3235                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3236                                      size_t align)
3237 {
3238         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3239         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3240         struct vmap_area **vas, *va;
3241         struct vm_struct **vms;
3242         int area, area2, last_area, term_area;
3243         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3244         bool purged = false;
3245         enum fit_type type;
3246
3247         /* verify parameters and allocate data structures */
3248         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3249         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3250                 start = offsets[area];
3251                 end = start + sizes[area];
3252
3253                 /* is everything aligned properly? */
3254                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3255                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3256
3257                 /* detect the area with the highest address */
3258                 if (start > offsets[last_area])
3259                         last_area = area;
3260
3261                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3262                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3263                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3264
3265                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3266                 }
3267         }
3268         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3269
3270         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3271                 WARN_ON(true);
3272                 return NULL;
3273         }
3274
3275         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3276         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3277         if (!vas || !vms)
3278                 goto err_free2;
3279
3280         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3281                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3282                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3283                 if (!vas[area] || !vms[area])
3284                         goto err_free;
3285         }
3286 retry:
3287         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3288
3289         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3290         area = term_area = last_area;
3291         start = offsets[area];
3292         end = start + sizes[area];
3293
3294         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3295         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3296
3297         while (true) {
3298                 /*
3299                  * base might have underflowed, add last_end before
3300                  * comparing.
3301                  */
3302                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3303                         goto overflow;
3304
3305                 /*
3306                  * Fitting base has not been found.
3307                  */
3308                 if (va == NULL)
3309                         goto overflow;
3310
3311                 /*
3312                  * If required width exceeds current VA block, move
3313                  * base downwards and then recheck.
3314                  */
3315                 if (base + end > va->va_end) {
3316                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3317                         term_area = area;
3318                         continue;
3319                 }
3320
3321                 /*
3322                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3323                  */
3324                 if (base + start < va->va_start) {
3325                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3326                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3327                         term_area = area;
3328                         continue;
3329                 }
3330
3331                 /*
3332                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3333                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3334                  */
3335                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3336                 if (area == term_area)
3337                         break;
3338
3339                 start = offsets[area];
3340                 end = start + sizes[area];
3341                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3342         }
3343
3344         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3345         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3346                 int ret;
3347
3348                 start = base + offsets[area];
3349                 size = sizes[area];
3350
3351                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3352                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3353                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3354                         goto recovery;
3355
3356                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3357                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3358                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3359                         goto recovery;
3360
3361                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3362                 if (unlikely(ret))
3363                         goto recovery;
3364
3365                 /* Allocated area. */
3366                 va = vas[area];
3367                 va->va_start = start;
3368                 va->va_end = start + size;
3369         }
3370
3371         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3372
3373         /* populate the kasan shadow space */
3374         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3375                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3376                         goto err_free_shadow;
3377
3378                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3379                                        sizes[area]);
3380         }
3381
3382         /* insert all vm's */
3383         spin_lock(&vmap_area_lock);
3384         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3385                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3386
3387                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3388                                  pcpu_get_vm_areas);
3389         }
3390         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3391
3392         kfree(vas);
3393         return vms;
3394
3395 recovery:
3396         /*
3397          * Remove previously allocated areas. There is no
3398          * need in removing these areas from the busy tree,
3399          * because they are inserted only on the final step
3400          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3401          */
3402         while (area--) {
3403                 orig_start = vas[area]->va_start;
3404                 orig_end = vas[area]->va_end;
3405                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3406                                             &free_vmap_area_list);
3407                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3408                                       va->va_start, va->va_end);
3409                 vas[area] = NULL;
3410         }
3411
3412 overflow:
3413         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3414         if (!purged) {
3415                 purge_vmap_area_lazy();
3416                 purged = true;
3417
3418                 /* Before "retry", check if we recover. */
3419                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3420                         if (vas[area])
3421                                 continue;
3422
3423                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3424                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3425                         if (!vas[area])
3426                                 goto err_free;
3427                 }
3428
3429                 goto retry;
3430         }
3431
3432 err_free:
3433         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3434                 if (vas[area])
3435                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3436
3437                 kfree(vms[area]);
3438         }
3439 err_free2:
3440         kfree(vas);
3441         kfree(vms);
3442         return NULL;
3443
3444 err_free_shadow:
3445         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3446         /*
3447          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3448          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3449          * being able to tolerate this case.
3450          */
3451         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3452                 orig_start = vas[area]->va_start;
3453                 orig_end = vas[area]->va_end;
3454                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3455                                             &free_vmap_area_list);
3456                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3457                                       va->va_start, va->va_end);
3458                 vas[area] = NULL;
3459                 kfree(vms[area]);
3460         }
3461         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3462         kfree(vas);
3463         kfree(vms);
3464         return NULL;
3465 }
3466
3467 /**
3468  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3469  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3470  * @nr_vms: the number of allocated areas
3471  *
3472  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3473  */
3474 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3475 {
3476         int i;
3477
3478         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3479                 free_vm_area(vms[i]);
3480         kfree(vms);
3481 }
3482 #endif  /* CONFIG_SMP */
3483
3484 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3485 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3486         __acquires(&vmap_purge_lock)
3487         __acquires(&vmap_area_lock)
3488 {
3489         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3490         spin_lock(&vmap_area_lock);
3491
3492         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3493 }
3494
3495 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3496 {
3497         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3498 }
3499
3500 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3501         __releases(&vmap_purge_lock)
3502         __releases(&vmap_area_lock)
3503 {
3504         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3505         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3506 }
3507
3508 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3509 {
3510         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3511                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3512
3513                 if (!counters)
3514                         return;
3515
3516                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3517                         return;
3518                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3519                 smp_rmb();
3520
3521                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3522
3523                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3524                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3525
3526                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3527                         if (counters[nr])
3528                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3529         }
3530 }
3531
3532 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3533 {
3534         struct llist_node *head;
3535         struct vmap_area *va;
3536
3537         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3538         if (head == NULL)
3539                 return;
3540
3541         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3542                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3543                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3544                         va->va_end - va->va_start);
3545         }
3546 }
3547
3548 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3549 {
3550         struct vmap_area *va;
3551         struct vm_struct *v;
3552
3553         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3554
3555         /*
3556          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3557          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3558          */
3559         if (!va->vm) {
3560                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3561                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3562                         va->va_end - va->va_start);
3563
3564                 return 0;
3565         }
3566
3567         v = va->vm;
3568
3569         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3570                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3571
3572         if (v->caller)
3573                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3574
3575         if (v->nr_pages)
3576                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3577
3578         if (v->phys_addr)
3579                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3580
3581         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3582                 seq_puts(m, " ioremap");
3583
3584         if (v->flags & VM_ALLOC)
3585                 seq_puts(m, " vmalloc");
3586
3587         if (v->flags & VM_MAP)
3588                 seq_puts(m, " vmap");
3589
3590         if (v->flags & VM_USERMAP)
3591                 seq_puts(m, " user");
3592
3593         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3594                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3595
3596         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3597                 seq_puts(m, " vpages");
3598
3599         show_numa_info(m, v);
3600         seq_putc(m, '\n');
3601
3602         /*
3603          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3604          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3605          * be address sorted, because the purge list is not
3606          * sorted.
3607          */
3608         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3609                 show_purge_info(m);
3610
3611         return 0;
3612 }
3613
3614 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3615         .start = s_start,
3616         .next = s_next,
3617         .stop = s_stop,
3618         .show = s_show,
3619 };
3620
3621 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3622 {
3623         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3624                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3625                                 &vmalloc_op,
3626                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3627         else
3628                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3629         return 0;
3630 }
3631 module_init(proc_vmalloc_init);
3632
3633 #endif