mm: page_alloc: remove trailing whitespace
[linux-2.6.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 n = rb_next(&first->rb_node);
417                 if (n)
418                         first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
419                 else
420                         goto found;
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
456 {
457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
458
459         if (free_vmap_cache) {
460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
461                         free_vmap_cache = NULL;
462                 } else {
463                         struct vmap_area *cache;
464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
467                                 /*
468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
470                                  */
471                         }
472                 }
473         }
474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
476         list_del_rcu(&va->list);
477
478         /*
479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
481          * here too, consider only end addresses which fall inside
482          * vmalloc area proper.
483          */
484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
486
487         kfree_rcu(va, rcu_head);
488 }
489
490 /*
491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
492  */
493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         spin_lock(&vmap_area_lock);
496         __free_vmap_area(va);
497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
498 }
499
500 /*
501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
502  */
503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
506 }
507
508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
509 {
510         /*
511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
514          * space after a page has been freed.
515          *
516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
518          *
519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
521          * faster).
522          */
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
524         vunmap_page_range(start, end);
525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
526 #endif
527 }
528
529 /*
530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
531  * before attempting to purge with a TLB flush.
532  *
533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
543  * becomes a problem on bigger systems.
544  */
545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
546 {
547         unsigned int log;
548
549         log = fls(num_online_cpus());
550
551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
552 }
553
554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
555
556 /* for per-CPU blocks */
557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
558
559 /*
560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
561  * immediately freed.
562  */
563 void set_iounmap_nonlazy(void)
564 {
565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
566 }
567
568 /*
569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
570  *
571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
574  * their own TLB flushing).
575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
576  *              *end = max(*end, highest purged address)
577  */
578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
579                                         int sync, int force_flush)
580 {
581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
582         LIST_HEAD(valist);
583         struct vmap_area *va;
584         struct vmap_area *n_va;
585         int nr = 0;
586
587         /*
588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
591          */
592         if (!sync && !force_flush) {
593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
594                         return;
595         } else
596                 spin_lock(&purge_lock);
597
598         if (sync)
599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
600
601         rcu_read_lock();
602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
604                         if (va->va_start < *start)
605                                 *start = va->va_start;
606                         if (va->va_end > *end)
607                                 *end = va->va_end;
608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
612                 }
613         }
614         rcu_read_unlock();
615
616         if (nr)
617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
618
619         if (nr || force_flush)
620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
621
622         if (nr) {
623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
625                         __free_vmap_area(va);
626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
627         }
628         spin_unlock(&purge_lock);
629 }
630
631 /*
632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
633  * is already purging.
634  */
635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
644  */
645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
655  * previously.
656  */
657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
658 {
659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
662                 try_purge_vmap_area_lazy();
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
667  * called for the correct range previously.
668  */
669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
670 {
671         unmap_vmap_area(va);
672         free_vmap_area_noflush(va);
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area
677  */
678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
679 {
680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
682 }
683
684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
685 {
686         struct vmap_area *va;
687
688         spin_lock(&vmap_area_lock);
689         va = __find_vmap_area(addr);
690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
691
692         return va;
693 }
694
695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
696 {
697         struct vmap_area *va;
698
699         va = find_vmap_area(addr);
700         BUG_ON(!va);
701         free_unmap_vmap_area(va);
702 }
703
704
705 /*** Per cpu kva allocator ***/
706
707 /*
708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
710  */
711 /*
712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
714  * instead (we just need a rough idea)
715  */
716 #if BITS_PER_LONG == 32
717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
718 #else
719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
720 #endif
721
722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
728 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
729                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
730                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
731                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
732
733 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
734
735 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
736
737 struct vmap_block_queue {
738         spinlock_t lock;
739         struct list_head free;
740 };
741
742 struct vmap_block {
743         spinlock_t lock;
744         struct vmap_area *va;
745         struct vmap_block_queue *vbq;
746         unsigned long free, dirty;
747         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
748         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
749         struct list_head free_list;
750         struct rcu_head rcu_head;
751         struct list_head purge;
752 };
753
754 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
755 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
756
757 /*
758  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
759  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
760  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
761  */
762 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
763 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
764
765 /*
766  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
767  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
768  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
769  * big problem.
770  */
771
772 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
773 {
774         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
775         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
776         return addr;
777 }
778
779 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
780 {
781         struct vmap_block_queue *vbq;
782         struct vmap_block *vb;
783         struct vmap_area *va;
784         unsigned long vb_idx;
785         int node, err;
786
787         node = numa_node_id();
788
789         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
790                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
791         if (unlikely(!vb))
792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
793
794         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
795                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
796                                         node, gfp_mask);
797         if (IS_ERR(va)) {
798                 kfree(vb);
799                 return ERR_CAST(va);
800         }
801
802         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
803         if (unlikely(err)) {
804                 kfree(vb);
805                 free_vmap_area(va);
806                 return ERR_PTR(err);
807         }
808
809         spin_lock_init(&vb->lock);
810         vb->va = va;
811         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
812         vb->dirty = 0;
813         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
816
817         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
818         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
819         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
820         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
821         BUG_ON(err);
822         radix_tree_preload_end();
823
824         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
825         vb->vbq = vbq;
826         spin_lock(&vbq->lock);
827         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
828         spin_unlock(&vbq->lock);
829         put_cpu_var(vmap_block_queue);
830
831         return vb;
832 }
833
834 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
835 {
836         struct vmap_block *tmp;
837         unsigned long vb_idx;
838
839         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
840         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
841         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
842         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
843         BUG_ON(tmp != vb);
844
845         free_vmap_area_noflush(vb->va);
846         kfree_rcu(vb, rcu_head);
847 }
848
849 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
850 {
851         LIST_HEAD(purge);
852         struct vmap_block *vb;
853         struct vmap_block *n_vb;
854         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
855
856         rcu_read_lock();
857         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
858
859                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
860                         continue;
861
862                 spin_lock(&vb->lock);
863                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
864                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
865                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
866                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
867                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
868                         spin_lock(&vbq->lock);
869                         list_del_rcu(&vb->free_list);
870                         spin_unlock(&vbq->lock);
871                         spin_unlock(&vb->lock);
872                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
873                 } else
874                         spin_unlock(&vb->lock);
875         }
876         rcu_read_unlock();
877
878         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
879                 list_del(&vb->purge);
880                 free_vmap_block(vb);
881         }
882 }
883
884 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
885 {
886         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903         int purge = 0;
904
905         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
906         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
907         order = get_order(size);
908
909 again:
910         rcu_read_lock();
911         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
912         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
913                 int i;
914
915                 spin_lock(&vb->lock);
916                 if (vb->free < 1UL << order)
917                         goto next;
918
919                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
920                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
921
922                 if (i < 0) {
923                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
924                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
925                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
926                                 purge = 1;
927                         }
928                         goto next;
929                 }
930                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
931                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
932                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
933                 vb->free -= 1UL << order;
934                 if (vb->free == 0) {
935                         spin_lock(&vbq->lock);
936                         list_del_rcu(&vb->free_list);
937                         spin_unlock(&vbq->lock);
938                 }
939                 spin_unlock(&vb->lock);
940                 break;
941 next:
942                 spin_unlock(&vb->lock);
943         }
944
945         if (purge)
946                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
947
948         put_cpu_var(vmap_block_queue);
949         rcu_read_unlock();
950
951         if (!addr) {
952                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
953                 if (IS_ERR(vb))
954                         return vb;
955                 goto again;
956         }
957
958         return (void *)addr;
959 }
960
961 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
962 {
963         unsigned long offset;
964         unsigned long vb_idx;
965         unsigned int order;
966         struct vmap_block *vb;
967
968         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
969         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
970
971         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
972
973         order = get_order(size);
974
975         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
976
977         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
978         rcu_read_lock();
979         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
980         rcu_read_unlock();
981         BUG_ON(!vb);
982
983         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
984
985         spin_lock(&vb->lock);
986         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
987
988         vb->dirty += 1UL << order;
989         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
990                 BUG_ON(vb->free);
991                 spin_unlock(&vb->lock);
992                 free_vmap_block(vb);
993         } else
994                 spin_unlock(&vb->lock);
995 }
996
997 /**
998  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
999  *
1000  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1001  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1002  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1003  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1004  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1005  *
1006  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1007  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1008  * from the vmap layer.
1009  */
1010 void vm_unmap_aliases(void)
1011 {
1012         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1013         int cpu;
1014         int flush = 0;
1015
1016         if (unlikely(!vmap_initialized))
1017                 return;
1018
1019         for_each_possible_cpu(cpu) {
1020                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1021                 struct vmap_block *vb;
1022
1023                 rcu_read_lock();
1024                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1025                         int i;
1026
1027                         spin_lock(&vb->lock);
1028                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1029                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1030                                 unsigned long s, e;
1031                                 int j;
1032                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1033                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1034
1035                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1036                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1037                                 flush = 1;
1038
1039                                 if (s < start)
1040                                         start = s;
1041                                 if (e > end)
1042                                         end = e;
1043
1044                                 i = j;
1045                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1046                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1047                         }
1048                         spin_unlock(&vb->lock);
1049                 }
1050                 rcu_read_unlock();
1051         }
1052
1053         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1054 }
1055 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1056
1057 /**
1058  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1059  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1060  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1061  */
1062 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1063 {
1064         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1065         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1066
1067         BUG_ON(!addr);
1068         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1069         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1070         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1071
1072         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1073         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1074
1075         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1076                 vb_free(mem, size);
1077         else
1078                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1081
1082 /**
1083  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1084  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1085  * @count: number of pages
1086  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1087  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1088  *
1089  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1090  */
1091 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1092 {
1093         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1094         unsigned long addr;
1095         void *mem;
1096
1097         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1098                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1099                 if (IS_ERR(mem))
1100                         return NULL;
1101                 addr = (unsigned long)mem;
1102         } else {
1103                 struct vmap_area *va;
1104                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1105                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1106                 if (IS_ERR(va))
1107                         return NULL;
1108
1109                 addr = va->va_start;
1110                 mem = (void *)addr;
1111         }
1112         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1113                 vm_unmap_ram(mem, count);
1114                 return NULL;
1115         }
1116         return mem;
1117 }
1118 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1119
1120 /**
1121  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1122  * @vm: vm_struct to add
1123  *
1124  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1125  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1126  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1127  *
1128  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1129  */
1130 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1131 {
1132         struct vm_struct *tmp, **p;
1133
1134         BUG_ON(vmap_initialized);
1135         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1136                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1137                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1138                         break;
1139                 } else
1140                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1141         }
1142         vm->next = *p;
1143         *p = vm;
1144 }
1145
1146 /**
1147  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1148  * @vm: vm_struct to register
1149  * @align: requested alignment
1150  *
1151  * This function is used to register kernel vm area before
1152  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1153  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1154  * vm->addr contains the allocated address.
1155  *
1156  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1157  */
1158 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1159 {
1160         static size_t vm_init_off __initdata;
1161         unsigned long addr;
1162
1163         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1164         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1165
1166         vm->addr = (void *)addr;
1167
1168         vm_area_add_early(vm);
1169 }
1170
1171 void __init vmalloc_init(void)
1172 {
1173         struct vmap_area *va;
1174         struct vm_struct *tmp;
1175         int i;
1176
1177         for_each_possible_cpu(i) {
1178                 struct vmap_block_queue *vbq;
1179
1180                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1181                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1182                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1183         }
1184
1185         /* Import existing vmlist entries. */
1186         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1187                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1188                 va->flags = VM_VM_AREA;
1189                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1190                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1191                 va->vm = tmp;
1192                 __insert_vmap_area(va);
1193         }
1194
1195         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1196
1197         vmap_initialized = true;
1198 }
1199
1200 /**
1201  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1202  * @addr: start of the VM area to map
1203  * @size: size of the VM area to map
1204  * @prot: page protection flags to use
1205  * @pages: pages to map
1206  *
1207  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1208  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1209  * friends.
1210  *
1211  * NOTE:
1212  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1213  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1214  * before calling this function.
1215  *
1216  * RETURNS:
1217  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1218  */
1219 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1220                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1221 {
1222         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1223 }
1224
1225 /**
1226  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1227  * @addr: start of the VM area to unmap
1228  * @size: size of the VM area to unmap
1229  *
1230  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1231  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1232  * friends.
1233  *
1234  * NOTE:
1235  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1236  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1237  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1238  */
1239 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1240 {
1241         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1242 }
1243 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1244
1245 /**
1246  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1247  * @addr: start of the VM area to unmap
1248  * @size: size of the VM area to unmap
1249  *
1250  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1251  * the unmapping and tlb after.
1252  */
1253 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1254 {
1255         unsigned long end = addr + size;
1256
1257         flush_cache_vunmap(addr, end);
1258         vunmap_page_range(addr, end);
1259         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1260 }
1261
1262 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1263 {
1264         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1265         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1266         int err;
1267
1268         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1269         if (err > 0) {
1270                 *pages += err;
1271                 err = 0;
1272         }
1273
1274         return err;
1275 }
1276 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1277
1278 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1279 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1280 struct vm_struct *vmlist;
1281
1282 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1283                               unsigned long flags, void *caller)
1284 {
1285         vm->flags = flags;
1286         vm->addr = (void *)va->va_start;
1287         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1288         vm->caller = caller;
1289         va->vm = vm;
1290         va->flags |= VM_VM_AREA;
1291 }
1292
1293 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1294 {
1295         struct vm_struct *tmp, **p;
1296
1297         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1298         write_lock(&vmlist_lock);
1299         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1300                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1301                         break;
1302         }
1303         vm->next = *p;
1304         *p = vm;
1305         write_unlock(&vmlist_lock);
1306 }
1307
1308 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1309                               unsigned long flags, void *caller)
1310 {
1311         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1312         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1313 }
1314
1315 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1316                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1317                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1318 {
1319         struct vmap_area *va;
1320         struct vm_struct *area;
1321
1322         BUG_ON(in_interrupt());
1323         if (flags & VM_IOREMAP) {
1324                 int bit = fls(size);
1325
1326                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1327                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1328                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1329                         bit = PAGE_SHIFT;
1330
1331                 align = 1ul << bit;
1332         }
1333
1334         size = PAGE_ALIGN(size);
1335         if (unlikely(!size))
1336                 return NULL;
1337
1338         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1339         if (unlikely(!area))
1340                 return NULL;
1341
1342         /*
1343          * We always allocate a guard page.
1344          */
1345         size += PAGE_SIZE;
1346
1347         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1348         if (IS_ERR(va)) {
1349                 kfree(area);
1350                 return NULL;
1351         }
1352
1353         /*
1354          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1355          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1356          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1357          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1358          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1359          */
1360         if (flags & VM_UNLIST)
1361                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1362         else
1363                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1364
1365         return area;
1366 }
1367
1368 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1369                                 unsigned long start, unsigned long end)
1370 {
1371         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1372                                                 __builtin_return_address(0));
1373 }
1374 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1375
1376 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1377                                        unsigned long start, unsigned long end,
1378                                        void *caller)
1379 {
1380         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1381                                   caller);
1382 }
1383
1384 /**
1385  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1386  *      @size:          size of the area
1387  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1388  *
1389  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1390  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1391  *      on success or %NULL on failure.
1392  */
1393 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1394 {
1395         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1396                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1397 }
1398
1399 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1400                                 void *caller)
1401 {
1402         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1403                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1404 }
1405
1406 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1407 {
1408         struct vmap_area *va;
1409
1410         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1411         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1412                 return va->vm;
1413
1414         return NULL;
1415 }
1416
1417 /**
1418  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1419  *      @addr:          base address
1420  *
1421  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1422  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1423  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1424  */
1425 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1426 {
1427         struct vmap_area *va;
1428
1429         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1430         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1431                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1432
1433                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1434                         struct vm_struct *tmp, **p;
1435                         /*
1436                          * remove from list and disallow access to
1437                          * this vm_struct before unmap. (address range
1438                          * confliction is maintained by vmap.)
1439                          */
1440                         write_lock(&vmlist_lock);
1441                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1442                                 ;
1443                         *p = tmp->next;
1444                         write_unlock(&vmlist_lock);
1445                 }
1446
1447                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1448                 free_unmap_vmap_area(va);
1449                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1450
1451                 return vm;
1452         }
1453         return NULL;
1454 }
1455
1456 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1457 {
1458         struct vm_struct *area;
1459
1460         if (!addr)
1461                 return;
1462
1463         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1464                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1465                 return;
1466         }
1467
1468         area = remove_vm_area(addr);
1469         if (unlikely(!area)) {
1470                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1471                                 addr);
1472                 return;
1473         }
1474
1475         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1476         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1477
1478         if (deallocate_pages) {
1479                 int i;
1480
1481                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1482                         struct page *page = area->pages[i];
1483
1484                         BUG_ON(!page);
1485                         __free_page(page);
1486                 }
1487
1488                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1489                         vfree(area->pages);
1490                 else
1491                         kfree(area->pages);
1492         }
1493
1494         kfree(area);
1495         return;
1496 }
1497
1498 /**
1499  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1500  *      @addr:          memory base address
1501  *
1502  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1503  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1504  *      NULL, no operation is performed.
1505  *
1506  *      Must not be called in interrupt context.
1507  */
1508 void vfree(const void *addr)
1509 {
1510         BUG_ON(in_interrupt());
1511
1512         kmemleak_free(addr);
1513
1514         __vunmap(addr, 1);
1515 }
1516 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1517
1518 /**
1519  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1520  *      @addr:          memory base address
1521  *
1522  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1523  *      which was created from the page array passed to vmap().
1524  *
1525  *      Must not be called in interrupt context.
1526  */
1527 void vunmap(const void *addr)
1528 {
1529         BUG_ON(in_interrupt());
1530         might_sleep();
1531         __vunmap(addr, 0);
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1534
1535 /**
1536  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1537  *      @pages:         array of page pointers
1538  *      @count:         number of pages to map
1539  *      @flags:         vm_area->flags
1540  *      @prot:          page protection for the mapping
1541  *
1542  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1543  *      space.
1544  */
1545 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1546                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1547 {
1548         struct vm_struct *area;
1549
1550         might_sleep();
1551
1552         if (count > totalram_pages)
1553                 return NULL;
1554
1555         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1556                                         __builtin_return_address(0));
1557         if (!area)
1558                 return NULL;
1559
1560         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1561                 vunmap(area->addr);
1562                 return NULL;
1563         }
1564
1565         return area->addr;
1566 }
1567 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1568
1569 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1570                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1571                             int node, void *caller);
1572 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1573                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1574 {
1575         const int order = 0;
1576         struct page **pages;
1577         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1578         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1579
1580         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1581         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1582
1583         area->nr_pages = nr_pages;
1584         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1585         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1586                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1587                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1588                 area->flags |= VM_VPAGES;
1589         } else {
1590                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1591         }
1592         area->pages = pages;
1593         area->caller = caller;
1594         if (!area->pages) {
1595                 remove_vm_area(area->addr);
1596                 kfree(area);
1597                 return NULL;
1598         }
1599
1600         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1601                 struct page *page;
1602                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1603
1604                 if (node < 0)
1605                         page = alloc_page(tmp_mask);
1606                 else
1607                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1608
1609                 if (unlikely(!page)) {
1610                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1611                         area->nr_pages = i;
1612                         goto fail;
1613                 }
1614                 area->pages[i] = page;
1615         }
1616
1617         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1618                 goto fail;
1619         return area->addr;
1620
1621 fail:
1622         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1623                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1624                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1625         vfree(area->addr);
1626         return NULL;
1627 }
1628
1629 /**
1630  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1631  *      @size:          allocation size
1632  *      @align:         desired alignment
1633  *      @start:         vm area range start
1634  *      @end:           vm area range end
1635  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1636  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1637  *      @node:          node to use for allocation or -1
1638  *      @caller:        caller's return address
1639  *
1640  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1641  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1642  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1643  */
1644 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1645                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1646                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1647 {
1648         struct vm_struct *area;
1649         void *addr;
1650         unsigned long real_size = size;
1651
1652         size = PAGE_ALIGN(size);
1653         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1654                 goto fail;
1655
1656         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1657                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1658         if (!area)
1659                 goto fail;
1660
1661         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1662         if (!addr)
1663                 return NULL;
1664
1665         /*
1666          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1667          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1668          */
1669         insert_vmalloc_vmlist(area);
1670
1671         /*
1672          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1673          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1674          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1675          */
1676         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1677
1678         return addr;
1679
1680 fail:
1681         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1682                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1683                           real_size);
1684         return NULL;
1685 }
1686
1687 /**
1688  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1689  *      @size:          allocation size
1690  *      @align:         desired alignment
1691  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1692  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1693  *      @node:          node to use for allocation or -1
1694  *      @caller:        caller's return address
1695  *
1696  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1697  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1698  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1699  */
1700 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1701                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1702                             int node, void *caller)
1703 {
1704         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1705                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1706 }
1707
1708 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1709 {
1710         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1711                                 __builtin_return_address(0));
1712 }
1713 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1714
1715 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1716                                         int node, gfp_t flags)
1717 {
1718         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1719                                         node, __builtin_return_address(0));
1720 }
1721
1722 /**
1723  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1724  *      @size:          allocation size
1725  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1726  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1727  *
1728  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1729  *      use __vmalloc() instead.
1730  */
1731 void *vmalloc(unsigned long size)
1732 {
1733         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1736
1737 /**
1738  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1739  *      @size:  allocation size
1740  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1741  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1742  *      The memory allocated is set to zero.
1743  *
1744  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1745  *      use __vmalloc() instead.
1746  */
1747 void *vzalloc(unsigned long size)
1748 {
1749         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1750                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1751 }
1752 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1753
1754 /**
1755  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1756  * @size: allocation size
1757  *
1758  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1759  * without leaking data.
1760  */
1761 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1762 {
1763         struct vm_struct *area;
1764         void *ret;
1765
1766         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1767                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1768                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1769         if (ret) {
1770                 area = find_vm_area(ret);
1771                 area->flags |= VM_USERMAP;
1772         }
1773         return ret;
1774 }
1775 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1776
1777 /**
1778  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1779  *      @size:          allocation size
1780  *      @node:          numa node
1781  *
1782  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1783  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1784  *
1785  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1786  *      use __vmalloc() instead.
1787  */
1788 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1789 {
1790         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1791                                         node, __builtin_return_address(0));
1792 }
1793 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1794
1795 /**
1796  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1797  * @size:       allocation size
1798  * @node:       numa node
1799  *
1800  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1801  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1802  * The memory allocated is set to zero.
1803  *
1804  * For tight control over page level allocator and protection flags
1805  * use __vmalloc_node() instead.
1806  */
1807 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1808 {
1809         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1810                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1811 }
1812 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1813
1814 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1815 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1816 #endif
1817
1818 /**
1819  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1820  *      @size:          allocation size
1821  *
1822  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1823  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1824  *      executable kernel virtual space.
1825  *
1826  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1827  *      use __vmalloc() instead.
1828  */
1829
1830 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1831 {
1832         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1833                               -1, __builtin_return_address(0));
1834 }
1835
1836 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1837 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1838 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1839 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1840 #else
1841 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1842 #endif
1843
1844 /**
1845  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1846  *      @size:          allocation size
1847  *
1848  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1849  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1850  */
1851 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1852 {
1853         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1854                               -1, __builtin_return_address(0));
1855 }
1856 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1857
1858 /**
1859  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1860  *      @size:          allocation size
1861  *
1862  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1863  * mapped to userspace without leaking data.
1864  */
1865 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1866 {
1867         struct vm_struct *area;
1868         void *ret;
1869
1870         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1871                              -1, __builtin_return_address(0));
1872         if (ret) {
1873                 area = find_vm_area(ret);
1874                 area->flags |= VM_USERMAP;
1875         }
1876         return ret;
1877 }
1878 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1879
1880 /*
1881  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1882  * If the page is not present, fill zero.
1883  */
1884
1885 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1886 {
1887         struct page *p;
1888         int copied = 0;
1889
1890         while (count) {
1891                 unsigned long offset, length;
1892
1893                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1894                 length = PAGE_SIZE - offset;
1895                 if (length > count)
1896                         length = count;
1897                 p = vmalloc_to_page(addr);
1898                 /*
1899                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1900                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1901                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1902                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1903                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1904                  */
1905                 if (p) {
1906                         /*
1907                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1908                          * function description)
1909                          */
1910                         void *map = kmap_atomic(p);
1911                         memcpy(buf, map + offset, length);
1912                         kunmap_atomic(map);
1913                 } else
1914                         memset(buf, 0, length);
1915
1916                 addr += length;
1917                 buf += length;
1918                 copied += length;
1919                 count -= length;
1920         }
1921         return copied;
1922 }
1923
1924 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1925 {
1926         struct page *p;
1927         int copied = 0;
1928
1929         while (count) {
1930                 unsigned long offset, length;
1931
1932                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1933                 length = PAGE_SIZE - offset;
1934                 if (length > count)
1935                         length = count;
1936                 p = vmalloc_to_page(addr);
1937                 /*
1938                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1939                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1940                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1941                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1942                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1943                  */
1944                 if (p) {
1945                         /*
1946                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1947                          * function description)
1948                          */
1949                         void *map = kmap_atomic(p);
1950                         memcpy(map + offset, buf, length);
1951                         kunmap_atomic(map);
1952                 }
1953                 addr += length;
1954                 buf += length;
1955                 copied += length;
1956                 count -= length;
1957         }
1958         return copied;
1959 }
1960
1961 /**
1962  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1963  *      @buf:           buffer for reading data
1964  *      @addr:          vm address.
1965  *      @count:         number of bytes to be read.
1966  *
1967  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1968  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1969  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1970  *
1971  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1972  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1973  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1974  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1975  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1976  *
1977  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1978  *      vm_struct area, returns 0.
1979  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1980  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1981  *
1982  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1983  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1984  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1985  *      any informaion, as /dev/kmem.
1986  *
1987  */
1988
1989 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1990 {
1991         struct vm_struct *tmp;
1992         char *vaddr, *buf_start = buf;
1993         unsigned long buflen = count;
1994         unsigned long n;
1995
1996         /* Don't allow overflow */
1997         if ((unsigned long) addr + count < count)
1998                 count = -(unsigned long) addr;
1999
2000         read_lock(&vmlist_lock);
2001         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2002                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2003                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2004                         continue;
2005                 while (addr < vaddr) {
2006                         if (count == 0)
2007                                 goto finished;
2008                         *buf = '\0';
2009                         buf++;
2010                         addr++;
2011                         count--;
2012                 }
2013                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2014                 if (n > count)
2015                         n = count;
2016                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2017                         aligned_vread(buf, addr, n);
2018                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2019                         memset(buf, 0, n);
2020                 buf += n;
2021                 addr += n;
2022                 count -= n;
2023         }
2024 finished:
2025         read_unlock(&vmlist_lock);
2026
2027         if (buf == buf_start)
2028                 return 0;
2029         /* zero-fill memory holes */
2030         if (buf != buf_start + buflen)
2031                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2032
2033         return buflen;
2034 }
2035
2036 /**
2037  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2038  *      @buf:           buffer for source data
2039  *      @addr:          vm address.
2040  *      @count:         number of bytes to be read.
2041  *
2042  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2043  *      (same number to @count).
2044  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2045  *      vmalloc area, returns 0.
2046  *
2047  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2048  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2049  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2050  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2051  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2052  *
2053  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2054  *      vm_struct area, returns 0.
2055  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
2056  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
2057  *
2058  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2059  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2060  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2061  *      any informaion, as /dev/kmem.
2062  */
2063
2064 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2065 {
2066         struct vm_struct *tmp;
2067         char *vaddr;
2068         unsigned long n, buflen;
2069         int copied = 0;
2070
2071         /* Don't allow overflow */
2072         if ((unsigned long) addr + count < count)
2073                 count = -(unsigned long) addr;
2074         buflen = count;
2075
2076         read_lock(&vmlist_lock);
2077         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2078                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2079                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2080                         continue;
2081                 while (addr < vaddr) {
2082                         if (count == 0)
2083                                 goto finished;
2084                         buf++;
2085                         addr++;
2086                         count--;
2087                 }
2088                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2089                 if (n > count)
2090                         n = count;
2091                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2092                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2093                         copied++;
2094                 }
2095                 buf += n;
2096                 addr += n;
2097                 count -= n;
2098         }
2099 finished:
2100         read_unlock(&vmlist_lock);
2101         if (!copied)
2102                 return 0;
2103         return buflen;
2104 }
2105
2106 /**
2107  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2108  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2109  *      @addr:          vmalloc memory
2110  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2111  *
2112  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2113  *
2114  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2115  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2116  *      that criteria isn't met.
2117  *
2118  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2119  */
2120 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2121                                                 unsigned long pgoff)
2122 {
2123         struct vm_struct *area;
2124         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2125         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2126
2127         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2128                 return -EINVAL;
2129
2130         area = find_vm_area(addr);
2131         if (!area)
2132                 return -EINVAL;
2133
2134         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2135                 return -EINVAL;
2136
2137         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2138                 return -EINVAL;
2139
2140         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2141         do {
2142                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2143                 int ret;
2144
2145                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2146                 if (ret)
2147                         return ret;
2148
2149                 uaddr += PAGE_SIZE;
2150                 addr += PAGE_SIZE;
2151                 usize -= PAGE_SIZE;
2152         } while (usize > 0);
2153
2154         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2155         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2156
2157         return 0;
2158 }
2159 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2160
2161 /*
2162  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2163  * have one.
2164  */
2165 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2166 {
2167 }
2168
2169
2170 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2171 {
2172         pte_t ***p = data;
2173
2174         if (p) {
2175                 *(*p) = pte;
2176                 (*p)++;
2177         }
2178         return 0;
2179 }
2180
2181 /**
2182  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2183  *      @size:          size of the area
2184  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2185  *
2186  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2187  *
2188  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2189  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2190  *      are created.
2191  *
2192  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2193  *      allocated for the VM area are returned.
2194  */
2195 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2196 {
2197         struct vm_struct *area;
2198
2199         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2200                                 __builtin_return_address(0));
2201         if (area == NULL)
2202                 return NULL;
2203
2204         /*
2205          * This ensures that page tables are constructed for this region
2206          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2207          */
2208         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2209                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2210                 free_vm_area(area);
2211                 return NULL;
2212         }
2213
2214         return area;
2215 }
2216 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2217
2218 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2219 {
2220         struct vm_struct *ret;
2221         ret = remove_vm_area(area->addr);
2222         BUG_ON(ret != area);
2223         kfree(area);
2224 }
2225 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2226
2227 #ifdef CONFIG_SMP
2228 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2229 {
2230         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2231 }
2232
2233 /**
2234  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2235  * @end: target address
2236  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2237  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2238  *
2239  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2240  *          %false if no vmap_area exists
2241  *
2242  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2243  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2244  */
2245 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2246                                struct vmap_area **pnext,
2247                                struct vmap_area **pprev)
2248 {
2249         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2250         struct vmap_area *va = NULL;
2251
2252         while (n) {
2253                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2254                 if (end < va->va_end)
2255                         n = n->rb_left;
2256                 else if (end > va->va_end)
2257                         n = n->rb_right;
2258                 else
2259                         break;
2260         }
2261
2262         if (!va)
2263                 return false;
2264
2265         if (va->va_end > end) {
2266                 *pnext = va;
2267                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2268         } else {
2269                 *pprev = va;
2270                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2271         }
2272         return true;
2273 }
2274
2275 /**
2276  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2277  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2278  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2279  * @align: alignment
2280  *
2281  * Returns: determined end address
2282  *
2283  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2284  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2285  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2286  *
2287  * Please note that the address returned by this function may fall
2288  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2289  * that.
2290  */
2291 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2292                                        struct vmap_area **pprev,
2293                                        unsigned long align)
2294 {
2295         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2296         unsigned long addr;
2297
2298         if (*pnext)
2299                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2300         else
2301                 addr = vmalloc_end;
2302
2303         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2304                 *pnext = *pprev;
2305                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2306         }
2307
2308         return addr;
2309 }
2310
2311 /**
2312  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2313  * @offsets: array containing offset of each area
2314  * @sizes: array containing size of each area
2315  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2316  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2317  *
2318  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2319  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2320  *
2321  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2322  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2323  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2324  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2325  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2326  * areas are allocated from top.
2327  *
2328  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2329  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2330  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2331  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2332  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2333  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2334  */
2335 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2336                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2337                                      size_t align)
2338 {
2339         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2340         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2341         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2342         struct vm_struct **vms;
2343         int area, area2, last_area, term_area;
2344         unsigned long base, start, end, last_end;
2345         bool purged = false;
2346
2347         /* verify parameters and allocate data structures */
2348         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2349         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2350                 start = offsets[area];
2351                 end = start + sizes[area];
2352
2353                 /* is everything aligned properly? */
2354                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2355                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2356
2357                 /* detect the area with the highest address */
2358                 if (start > offsets[last_area])
2359                         last_area = area;
2360
2361                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2362                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2363                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2364
2365                         if (area2 == area)
2366                                 continue;
2367
2368                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2369                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2370                 }
2371         }
2372         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2373
2374         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2375                 WARN_ON(true);
2376                 return NULL;
2377         }
2378
2379         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2380         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2381         if (!vas || !vms)
2382                 goto err_free2;
2383
2384         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2385                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2386                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2387                 if (!vas[area] || !vms[area])
2388                         goto err_free;
2389         }
2390 retry:
2391         spin_lock(&vmap_area_lock);
2392
2393         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2394         area = term_area = last_area;
2395         start = offsets[area];
2396         end = start + sizes[area];
2397
2398         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2399                 base = vmalloc_end - last_end;
2400                 goto found;
2401         }
2402         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2403
2404         while (true) {
2405                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2406                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2407
2408                 /*
2409                  * base might have underflowed, add last_end before
2410                  * comparing.
2411                  */
2412                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2413                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2414                         if (!purged) {
2415                                 purge_vmap_area_lazy();
2416                                 purged = true;
2417                                 goto retry;
2418                         }
2419                         goto err_free;
2420                 }
2421
2422                 /*
2423                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2424                  * right below next and then recheck.
2425                  */
2426                 if (next && next->va_start < base + end) {
2427                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2428                         term_area = area;
2429                         continue;
2430                 }
2431
2432                 /*
2433                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2434                  * base so that it's right below new next and then
2435                  * recheck.
2436                  */
2437                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2438                         next = prev;
2439                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2440                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2441                         term_area = area;
2442                         continue;
2443                 }
2444
2445                 /*
2446                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2447                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2448                  */
2449                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2450                 if (area == term_area)
2451                         break;
2452                 start = offsets[area];
2453                 end = start + sizes[area];
2454                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2455         }
2456 found:
2457         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2458         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2459                 struct vmap_area *va = vas[area];
2460
2461                 va->va_start = base + offsets[area];
2462                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2463                 __insert_vmap_area(va);
2464         }
2465
2466         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2467
2468         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2469
2470         /* insert all vm's */
2471         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2472                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2473                                   pcpu_get_vm_areas);
2474
2475         kfree(vas);
2476         return vms;
2477
2478 err_free:
2479         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2480                 kfree(vas[area]);
2481                 kfree(vms[area]);
2482         }
2483 err_free2:
2484         kfree(vas);
2485         kfree(vms);
2486         return NULL;
2487 }
2488
2489 /**
2490  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2491  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2492  * @nr_vms: the number of allocated areas
2493  *
2494  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2495  */
2496 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2497 {
2498         int i;
2499
2500         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2501                 free_vm_area(vms[i]);
2502         kfree(vms);
2503 }
2504 #endif  /* CONFIG_SMP */
2505
2506 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2507 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2508         __acquires(&vmlist_lock)
2509 {
2510         loff_t n = *pos;
2511         struct vm_struct *v;
2512
2513         read_lock(&vmlist_lock);
2514         v = vmlist;
2515         while (n > 0 && v) {
2516                 n--;
2517                 v = v->next;
2518         }
2519         if (!n)
2520                 return v;
2521
2522         return NULL;
2523
2524 }
2525
2526 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2527 {
2528         struct vm_struct *v = p;
2529
2530         ++*pos;
2531         return v->next;
2532 }
2533
2534 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2535         __releases(&vmlist_lock)
2536 {
2537         read_unlock(&vmlist_lock);
2538 }
2539
2540 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2541 {
2542         if (NUMA_BUILD) {
2543                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2544
2545                 if (!counters)
2546                         return;
2547
2548                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2549
2550                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2551                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2552
2553                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2554                         if (counters[nr])
2555                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2556         }
2557 }
2558
2559 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2560 {
2561         struct vm_struct *v = p;
2562
2563         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2564                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2565
2566         if (v->caller)
2567                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2568
2569         if (v->nr_pages)
2570                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2571
2572         if (v->phys_addr)
2573                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2574
2575         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2576                 seq_printf(m, " ioremap");
2577
2578         if (v->flags & VM_ALLOC)
2579                 seq_printf(m, " vmalloc");
2580
2581         if (v->flags & VM_MAP)
2582                 seq_printf(m, " vmap");
2583
2584         if (v->flags & VM_USERMAP)
2585                 seq_printf(m, " user");
2586
2587         if (v->flags & VM_VPAGES)
2588                 seq_printf(m, " vpages");
2589
2590         show_numa_info(m, v);
2591         seq_putc(m, '\n');
2592         return 0;
2593 }
2594
2595 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2596         .start = s_start,
2597         .next = s_next,
2598         .stop = s_stop,
2599         .show = s_show,
2600 };
2601
2602 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2603 {
2604         unsigned int *ptr = NULL;
2605         int ret;
2606
2607         if (NUMA_BUILD) {
2608                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2609                 if (ptr == NULL)
2610                         return -ENOMEM;
2611         }
2612         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2613         if (!ret) {
2614                 struct seq_file *m = file->private_data;
2615                 m->private = ptr;
2616         } else
2617                 kfree(ptr);
2618         return ret;
2619 }
2620
2621 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2622         .open           = vmalloc_open,
2623         .read           = seq_read,
2624         .llseek         = seq_lseek,
2625         .release        = seq_release_private,
2626 };
2627
2628 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2629 {
2630         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2631         return 0;
2632 }
2633 module_init(proc_vmalloc_init);
2634 #endif
2635