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