mm: add FOLL_MLOCK follow_page flag.
[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 struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
265 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
266 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
267
268 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
269 {
270         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
271
272         while (n) {
273                 struct vmap_area *va;
274
275                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
276                 if (addr < va->va_start)
277                         n = n->rb_left;
278                 else if (addr > va->va_start)
279                         n = n->rb_right;
280                 else
281                         return va;
282         }
283
284         return NULL;
285 }
286
287 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
288 {
289         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
290         struct rb_node *parent = NULL;
291         struct rb_node *tmp;
292
293         while (*p) {
294                 struct vmap_area *tmp_va;
295
296                 parent = *p;
297                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
298                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
299                         p = &(*p)->rb_left;
300                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
301                         p = &(*p)->rb_right;
302                 else
303                         BUG();
304         }
305
306         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
307         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
308
309         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
310         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
311         if (tmp) {
312                 struct vmap_area *prev;
313                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
314                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
315         } else
316                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
317 }
318
319 static void purge_vmap_area_lazy(void);
320
321 /*
322  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
323  * vstart and vend.
324  */
325 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
326                                 unsigned long align,
327                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
328                                 int node, gfp_t gfp_mask)
329 {
330         struct vmap_area *va;
331         struct rb_node *n;
332         unsigned long addr;
333         int purged = 0;
334
335         BUG_ON(!size);
336         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
337
338         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
339                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
340         if (unlikely(!va))
341                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
342
343 retry:
344         addr = ALIGN(vstart, align);
345
346         spin_lock(&vmap_area_lock);
347         if (addr + size - 1 < addr)
348                 goto overflow;
349
350         /* XXX: could have a last_hole cache */
351         n = vmap_area_root.rb_node;
352         if (n) {
353                 struct vmap_area *first = NULL;
354
355                 do {
356                         struct vmap_area *tmp;
357                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
358                         if (tmp->va_end >= addr) {
359                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
360                                         first = tmp;
361                                 n = n->rb_left;
362                         } else {
363                                 first = tmp;
364                                 n = n->rb_right;
365                         }
366                 } while (n);
367
368                 if (!first)
369                         goto found;
370
371                 if (first->va_end < addr) {
372                         n = rb_next(&first->rb_node);
373                         if (n)
374                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
375                         else
376                                 goto found;
377                 }
378
379                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
380                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
381                         if (addr + size - 1 < addr)
382                                 goto overflow;
383
384                         n = rb_next(&first->rb_node);
385                         if (n)
386                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
387                         else
388                                 goto found;
389                 }
390         }
391 found:
392         if (addr + size > vend) {
393 overflow:
394                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
395                 if (!purged) {
396                         purge_vmap_area_lazy();
397                         purged = 1;
398                         goto retry;
399                 }
400                 if (printk_ratelimit())
401                         printk(KERN_WARNING
402                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
403                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
404                 kfree(va);
405                 return ERR_PTR(-EBUSY);
406         }
407
408         BUG_ON(addr & (align-1));
409
410         va->va_start = addr;
411         va->va_end = addr + size;
412         va->flags = 0;
413         __insert_vmap_area(va);
414         spin_unlock(&vmap_area_lock);
415
416         return va;
417 }
418
419 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
420 {
421         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
422
423         kfree(va);
424 }
425
426 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
427 {
428         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
429         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
430         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
431         list_del_rcu(&va->list);
432
433         /*
434          * Track the highest possible candidate for pcpu area
435          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
436          * here too, consider only end addresses which fall inside
437          * vmalloc area proper.
438          */
439         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
440                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
441
442         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
443 }
444
445 /*
446  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
447  */
448 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
449 {
450         spin_lock(&vmap_area_lock);
451         __free_vmap_area(va);
452         spin_unlock(&vmap_area_lock);
453 }
454
455 /*
456  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
457  */
458 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
459 {
460         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
461 }
462
463 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
464 {
465         /*
466          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
467          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
468          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
469          * space after a page has been freed.
470          *
471          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
472          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
473          *
474          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
475          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
476          * faster).
477          */
478 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
479         vunmap_page_range(start, end);
480         flush_tlb_kernel_range(start, end);
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
486  * before attempting to purge with a TLB flush.
487  *
488  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
489  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
490  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
491  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
492  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
493  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
494  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
495  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
496  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
497  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
498  * becomes a problem on bigger systems.
499  */
500 static unsigned long lazy_max_pages(void)
501 {
502         unsigned int log;
503
504         log = fls(num_online_cpus());
505
506         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
507 }
508
509 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
510
511 /* for per-CPU blocks */
512 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
513
514 /*
515  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
516  * immediately freed.
517  */
518 void set_iounmap_nonlazy(void)
519 {
520         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
521 }
522
523 /*
524  * Purges all lazily-freed vmap areas.
525  *
526  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
527  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
528  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
529  * their own TLB flushing).
530  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
531  *              *end = max(*end, highest purged address)
532  */
533 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
534                                         int sync, int force_flush)
535 {
536         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
537         LIST_HEAD(valist);
538         struct vmap_area *va;
539         struct vmap_area *n_va;
540         int nr = 0;
541
542         /*
543          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
544          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
545          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
546          */
547         if (!sync && !force_flush) {
548                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
549                         return;
550         } else
551                 spin_lock(&purge_lock);
552
553         if (sync)
554                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
555
556         rcu_read_lock();
557         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
558                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
559                         if (va->va_start < *start)
560                                 *start = va->va_start;
561                         if (va->va_end > *end)
562                                 *end = va->va_end;
563                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
564                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
565                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
566                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
567                 }
568         }
569         rcu_read_unlock();
570
571         if (nr)
572                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
573
574         if (nr || force_flush)
575                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
576
577         if (nr) {
578                 spin_lock(&vmap_area_lock);
579                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
580                         __free_vmap_area(va);
581                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
582         }
583         spin_unlock(&purge_lock);
584 }
585
586 /*
587  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
588  * is already purging.
589  */
590 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
591 {
592         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
593
594         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
595 }
596
597 /*
598  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
599  */
600 static void purge_vmap_area_lazy(void)
601 {
602         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
603
604         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
605 }
606
607 /*
608  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
609  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
610  * previously.
611  */
612 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
613 {
614         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
615         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
616         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
617                 try_purge_vmap_area_lazy();
618 }
619
620 /*
621  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
622  * called for the correct range previously.
623  */
624 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
625 {
626         unmap_vmap_area(va);
627         free_vmap_area_noflush(va);
628 }
629
630 /*
631  * Free and unmap a vmap area
632  */
633 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
634 {
635         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
636         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
637 }
638
639 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
640 {
641         struct vmap_area *va;
642
643         spin_lock(&vmap_area_lock);
644         va = __find_vmap_area(addr);
645         spin_unlock(&vmap_area_lock);
646
647         return va;
648 }
649
650 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
651 {
652         struct vmap_area *va;
653
654         va = find_vmap_area(addr);
655         BUG_ON(!va);
656         free_unmap_vmap_area(va);
657 }
658
659
660 /*** Per cpu kva allocator ***/
661
662 /*
663  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
664  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
665  */
666 /*
667  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
668  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
669  * instead (we just need a rough idea)
670  */
671 #if BITS_PER_LONG == 32
672 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
673 #else
674 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
675 #endif
676
677 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
678 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
679 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
680 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
681 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
682 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
683 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
684                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
685                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
686
687 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
688
689 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
690
691 struct vmap_block_queue {
692         spinlock_t lock;
693         struct list_head free;
694 };
695
696 struct vmap_block {
697         spinlock_t lock;
698         struct vmap_area *va;
699         struct vmap_block_queue *vbq;
700         unsigned long free, dirty;
701         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
702         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
703         struct list_head free_list;
704         struct rcu_head rcu_head;
705         struct list_head purge;
706 };
707
708 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
709 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
710
711 /*
712  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
713  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
714  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
715  */
716 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
717 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
718
719 /*
720  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
721  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
722  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
723  * big problem.
724  */
725
726 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
727 {
728         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
729         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
730         return addr;
731 }
732
733 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
734 {
735         struct vmap_block_queue *vbq;
736         struct vmap_block *vb;
737         struct vmap_area *va;
738         unsigned long vb_idx;
739         int node, err;
740
741         node = numa_node_id();
742
743         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
744                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
745         if (unlikely(!vb))
746                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
747
748         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
749                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
750                                         node, gfp_mask);
751         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
752                 kfree(vb);
753                 return ERR_CAST(va);
754         }
755
756         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
757         if (unlikely(err)) {
758                 kfree(vb);
759                 free_vmap_area(va);
760                 return ERR_PTR(err);
761         }
762
763         spin_lock_init(&vb->lock);
764         vb->va = va;
765         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
766         vb->dirty = 0;
767         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
768         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
769         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
770
771         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
772         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
773         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
774         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
775         BUG_ON(err);
776         radix_tree_preload_end();
777
778         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
779         vb->vbq = vbq;
780         spin_lock(&vbq->lock);
781         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
782         spin_unlock(&vbq->lock);
783         put_cpu_var(vmap_block_queue);
784
785         return vb;
786 }
787
788 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
789 {
790         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
791
792         kfree(vb);
793 }
794
795 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
796 {
797         struct vmap_block *tmp;
798         unsigned long vb_idx;
799
800         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
801         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
802         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
803         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
804         BUG_ON(tmp != vb);
805
806         free_vmap_area_noflush(vb->va);
807         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
808 }
809
810 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
811 {
812         LIST_HEAD(purge);
813         struct vmap_block *vb;
814         struct vmap_block *n_vb;
815         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
816
817         rcu_read_lock();
818         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
819
820                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
821                         continue;
822
823                 spin_lock(&vb->lock);
824                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
825                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
826                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
827                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
828                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
829                         spin_lock(&vbq->lock);
830                         list_del_rcu(&vb->free_list);
831                         spin_unlock(&vbq->lock);
832                         spin_unlock(&vb->lock);
833                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
834                 } else
835                         spin_unlock(&vb->lock);
836         }
837         rcu_read_unlock();
838
839         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
840                 list_del(&vb->purge);
841                 free_vmap_block(vb);
842         }
843 }
844
845 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
846 {
847         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
848 }
849
850 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
851 {
852         int cpu;
853
854         for_each_possible_cpu(cpu)
855                 purge_fragmented_blocks(cpu);
856 }
857
858 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
859 {
860         struct vmap_block_queue *vbq;
861         struct vmap_block *vb;
862         unsigned long addr = 0;
863         unsigned int order;
864         int purge = 0;
865
866         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
867         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
868         order = get_order(size);
869
870 again:
871         rcu_read_lock();
872         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
873         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
874                 int i;
875
876                 spin_lock(&vb->lock);
877                 if (vb->free < 1UL << order)
878                         goto next;
879
880                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
881                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
882
883                 if (i < 0) {
884                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
885                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
886                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
887                                 purge = 1;
888                         }
889                         goto next;
890                 }
891                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
892                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
893                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
894                 vb->free -= 1UL << order;
895                 if (vb->free == 0) {
896                         spin_lock(&vbq->lock);
897                         list_del_rcu(&vb->free_list);
898                         spin_unlock(&vbq->lock);
899                 }
900                 spin_unlock(&vb->lock);
901                 break;
902 next:
903                 spin_unlock(&vb->lock);
904         }
905
906         if (purge)
907                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
908
909         put_cpu_var(vmap_block_queue);
910         rcu_read_unlock();
911
912         if (!addr) {
913                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
914                 if (IS_ERR(vb))
915                         return vb;
916                 goto again;
917         }
918
919         return (void *)addr;
920 }
921
922 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
923 {
924         unsigned long offset;
925         unsigned long vb_idx;
926         unsigned int order;
927         struct vmap_block *vb;
928
929         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
930         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
931
932         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
933
934         order = get_order(size);
935
936         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
937
938         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
939         rcu_read_lock();
940         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
941         rcu_read_unlock();
942         BUG_ON(!vb);
943
944         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
945
946         spin_lock(&vb->lock);
947         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
948
949         vb->dirty += 1UL << order;
950         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
951                 BUG_ON(vb->free);
952                 spin_unlock(&vb->lock);
953                 free_vmap_block(vb);
954         } else
955                 spin_unlock(&vb->lock);
956 }
957
958 /**
959  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
960  *
961  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
962  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
963  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
964  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
965  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
966  *
967  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
968  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
969  * from the vmap layer.
970  */
971 void vm_unmap_aliases(void)
972 {
973         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
974         int cpu;
975         int flush = 0;
976
977         if (unlikely(!vmap_initialized))
978                 return;
979
980         for_each_possible_cpu(cpu) {
981                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
982                 struct vmap_block *vb;
983
984                 rcu_read_lock();
985                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
986                         int i;
987
988                         spin_lock(&vb->lock);
989                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
990                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
991                                 unsigned long s, e;
992                                 int j;
993                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
994                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
995
996                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
997                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
998                                 flush = 1;
999
1000                                 if (s < start)
1001                                         start = s;
1002                                 if (e > end)
1003                                         end = e;
1004
1005                                 i = j;
1006                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1007                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1008                         }
1009                         spin_unlock(&vb->lock);
1010                 }
1011                 rcu_read_unlock();
1012         }
1013
1014         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1017
1018 /**
1019  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1020  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1021  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1022  */
1023 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1024 {
1025         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1026         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1027
1028         BUG_ON(!addr);
1029         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1030         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1031         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1032
1033         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1034         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1035
1036         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1037                 vb_free(mem, size);
1038         else
1039                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1042
1043 /**
1044  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1045  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1046  * @count: number of pages
1047  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1048  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1049  *
1050  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1051  */
1052 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1053 {
1054         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1055         unsigned long addr;
1056         void *mem;
1057
1058         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1059                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1060                 if (IS_ERR(mem))
1061                         return NULL;
1062                 addr = (unsigned long)mem;
1063         } else {
1064                 struct vmap_area *va;
1065                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1066                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1067                 if (IS_ERR(va))
1068                         return NULL;
1069
1070                 addr = va->va_start;
1071                 mem = (void *)addr;
1072         }
1073         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1074                 vm_unmap_ram(mem, count);
1075                 return NULL;
1076         }
1077         return mem;
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1080
1081 /**
1082  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1083  * @vm: vm_struct to register
1084  * @align: requested alignment
1085  *
1086  * This function is used to register kernel vm area before
1087  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1088  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1089  * vm->addr contains the allocated address.
1090  *
1091  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1092  */
1093 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1094 {
1095         static size_t vm_init_off __initdata;
1096         unsigned long addr;
1097
1098         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1099         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1100
1101         vm->addr = (void *)addr;
1102
1103         vm->next = vmlist;
1104         vmlist = vm;
1105 }
1106
1107 void __init vmalloc_init(void)
1108 {
1109         struct vmap_area *va;
1110         struct vm_struct *tmp;
1111         int i;
1112
1113         for_each_possible_cpu(i) {
1114                 struct vmap_block_queue *vbq;
1115
1116                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1117                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1118                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1119         }
1120
1121         /* Import existing vmlist entries. */
1122         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1123                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1124                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1125                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1126                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1127                 __insert_vmap_area(va);
1128         }
1129
1130         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1131
1132         vmap_initialized = true;
1133 }
1134
1135 /**
1136  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1137  * @addr: start of the VM area to map
1138  * @size: size of the VM area to map
1139  * @prot: page protection flags to use
1140  * @pages: pages to map
1141  *
1142  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1143  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1144  * friends.
1145  *
1146  * NOTE:
1147  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1148  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1149  * before calling this function.
1150  *
1151  * RETURNS:
1152  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1153  */
1154 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1155                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1156 {
1157         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1158 }
1159
1160 /**
1161  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1162  * @addr: start of the VM area to unmap
1163  * @size: size of the VM area to unmap
1164  *
1165  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1166  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1167  * friends.
1168  *
1169  * NOTE:
1170  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1171  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1172  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1173  */
1174 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1175 {
1176         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1177 }
1178
1179 /**
1180  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1181  * @addr: start of the VM area to unmap
1182  * @size: size of the VM area to unmap
1183  *
1184  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1185  * the unmapping and tlb after.
1186  */
1187 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1188 {
1189         unsigned long end = addr + size;
1190
1191         flush_cache_vunmap(addr, end);
1192         vunmap_page_range(addr, end);
1193         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1194 }
1195
1196 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1197 {
1198         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1199         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1200         int err;
1201
1202         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1203         if (err > 0) {
1204                 *pages += err;
1205                 err = 0;
1206         }
1207
1208         return err;
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1211
1212 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1213 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1214 struct vm_struct *vmlist;
1215
1216 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1217                               unsigned long flags, void *caller)
1218 {
1219         struct vm_struct *tmp, **p;
1220
1221         vm->flags = flags;
1222         vm->addr = (void *)va->va_start;
1223         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1224         vm->caller = caller;
1225         va->private = vm;
1226         va->flags |= VM_VM_AREA;
1227
1228         write_lock(&vmlist_lock);
1229         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1230                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1231                         break;
1232         }
1233         vm->next = *p;
1234         *p = vm;
1235         write_unlock(&vmlist_lock);
1236 }
1237
1238 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1239                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1240                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1241 {
1242         static struct vmap_area *va;
1243         struct vm_struct *area;
1244
1245         BUG_ON(in_interrupt());
1246         if (flags & VM_IOREMAP) {
1247                 int bit = fls(size);
1248
1249                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1250                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1251                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1252                         bit = PAGE_SHIFT;
1253
1254                 align = 1ul << bit;
1255         }
1256
1257         size = PAGE_ALIGN(size);
1258         if (unlikely(!size))
1259                 return NULL;
1260
1261         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1262         if (unlikely(!area))
1263                 return NULL;
1264
1265         /*
1266          * We always allocate a guard page.
1267          */
1268         size += PAGE_SIZE;
1269
1270         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1271         if (IS_ERR(va)) {
1272                 kfree(area);
1273                 return NULL;
1274         }
1275
1276         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1277         return area;
1278 }
1279
1280 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1281                                 unsigned long start, unsigned long end)
1282 {
1283         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1284                                                 __builtin_return_address(0));
1285 }
1286 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1287
1288 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1289                                        unsigned long start, unsigned long end,
1290                                        void *caller)
1291 {
1292         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1293                                   caller);
1294 }
1295
1296 /**
1297  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1298  *      @size:          size of the area
1299  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1300  *
1301  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1302  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1303  *      on success or %NULL on failure.
1304  */
1305 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1306 {
1307         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1308                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1309 }
1310
1311 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1312                                 void *caller)
1313 {
1314         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1315                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1316 }
1317
1318 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1319 {
1320         struct vmap_area *va;
1321
1322         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1323         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1324                 return va->private;
1325
1326         return NULL;
1327 }
1328
1329 /**
1330  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1331  *      @addr:          base address
1332  *
1333  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1334  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1335  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1336  */
1337 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1338 {
1339         struct vmap_area *va;
1340
1341         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1342         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1343                 struct vm_struct *vm = va->private;
1344                 struct vm_struct *tmp, **p;
1345                 /*
1346                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1347                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1348                  * vmap.)
1349                  */
1350                 write_lock(&vmlist_lock);
1351                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1352                         ;
1353                 *p = tmp->next;
1354                 write_unlock(&vmlist_lock);
1355
1356                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1357                 free_unmap_vmap_area(va);
1358                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1359
1360                 return vm;
1361         }
1362         return NULL;
1363 }
1364
1365 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1366 {
1367         struct vm_struct *area;
1368
1369         if (!addr)
1370                 return;
1371
1372         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1373                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1374                 return;
1375         }
1376
1377         area = remove_vm_area(addr);
1378         if (unlikely(!area)) {
1379                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1380                                 addr);
1381                 return;
1382         }
1383
1384         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1385         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1386
1387         if (deallocate_pages) {
1388                 int i;
1389
1390                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1391                         struct page *page = area->pages[i];
1392
1393                         BUG_ON(!page);
1394                         __free_page(page);
1395                 }
1396
1397                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1398                         vfree(area->pages);
1399                 else
1400                         kfree(area->pages);
1401         }
1402
1403         kfree(area);
1404         return;
1405 }
1406
1407 /**
1408  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1409  *      @addr:          memory base address
1410  *
1411  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1412  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1413  *      NULL, no operation is performed.
1414  *
1415  *      Must not be called in interrupt context.
1416  */
1417 void vfree(const void *addr)
1418 {
1419         BUG_ON(in_interrupt());
1420
1421         kmemleak_free(addr);
1422
1423         __vunmap(addr, 1);
1424 }
1425 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1426
1427 /**
1428  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1429  *      @addr:          memory base address
1430  *
1431  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1432  *      which was created from the page array passed to vmap().
1433  *
1434  *      Must not be called in interrupt context.
1435  */
1436 void vunmap(const void *addr)
1437 {
1438         BUG_ON(in_interrupt());
1439         might_sleep();
1440         __vunmap(addr, 0);
1441 }
1442 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1443
1444 /**
1445  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1446  *      @pages:         array of page pointers
1447  *      @count:         number of pages to map
1448  *      @flags:         vm_area->flags
1449  *      @prot:          page protection for the mapping
1450  *
1451  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1452  *      space.
1453  */
1454 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1455                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1456 {
1457         struct vm_struct *area;
1458
1459         might_sleep();
1460
1461         if (count > totalram_pages)
1462                 return NULL;
1463
1464         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1465                                         __builtin_return_address(0));
1466         if (!area)
1467                 return NULL;
1468
1469         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1470                 vunmap(area->addr);
1471                 return NULL;
1472         }
1473
1474         return area->addr;
1475 }
1476 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1477
1478 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1479                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1480                             int node, void *caller);
1481 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1482                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1483 {
1484         struct page **pages;
1485         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1486         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1487
1488         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1489         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1490
1491         area->nr_pages = nr_pages;
1492         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1493         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1494                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1495                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1496                 area->flags |= VM_VPAGES;
1497         } else {
1498                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1499         }
1500         area->pages = pages;
1501         area->caller = caller;
1502         if (!area->pages) {
1503                 remove_vm_area(area->addr);
1504                 kfree(area);
1505                 return NULL;
1506         }
1507
1508         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1509                 struct page *page;
1510
1511                 if (node < 0)
1512                         page = alloc_page(gfp_mask);
1513                 else
1514                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1515
1516                 if (unlikely(!page)) {
1517                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1518                         area->nr_pages = i;
1519                         goto fail;
1520                 }
1521                 area->pages[i] = page;
1522         }
1523
1524         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1525                 goto fail;
1526         return area->addr;
1527
1528 fail:
1529         vfree(area->addr);
1530         return NULL;
1531 }
1532
1533 /**
1534  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1535  *      @size:          allocation size
1536  *      @align:         desired alignment
1537  *      @start:         vm area range start
1538  *      @end:           vm area range end
1539  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1540  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1541  *      @node:          node to use for allocation or -1
1542  *      @caller:        caller's return address
1543  *
1544  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1545  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1546  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1547  */
1548 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1549                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1550                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1551 {
1552         struct vm_struct *area;
1553         void *addr;
1554         unsigned long real_size = size;
1555
1556         size = PAGE_ALIGN(size);
1557         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1558                 return NULL;
1559
1560         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, start, end, node,
1561                                   gfp_mask, caller);
1562
1563         if (!area)
1564                 return NULL;
1565
1566         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1567
1568         /*
1569          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1570          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1571          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1572          */
1573         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1574
1575         return addr;
1576 }
1577
1578 /**
1579  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1580  *      @size:          allocation size
1581  *      @align:         desired alignment
1582  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1583  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1584  *      @node:          node to use for allocation or -1
1585  *      @caller:        caller's return address
1586  *
1587  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1588  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1589  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1590  */
1591 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1592                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1593                             int node, void *caller)
1594 {
1595         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1596                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1597 }
1598
1599 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1600 {
1601         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1602                                 __builtin_return_address(0));
1603 }
1604 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1605
1606 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1607                                         int node, gfp_t flags)
1608 {
1609         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1610                                         node, __builtin_return_address(0));
1611 }
1612
1613 /**
1614  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1615  *      @size:          allocation size
1616  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1617  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1618  *
1619  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1620  *      use __vmalloc() instead.
1621  */
1622 void *vmalloc(unsigned long size)
1623 {
1624         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1625 }
1626 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1627
1628 /**
1629  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1630  *      @size:  allocation size
1631  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1632  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1633  *      The memory allocated is set to zero.
1634  *
1635  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1636  *      use __vmalloc() instead.
1637  */
1638 void *vzalloc(unsigned long size)
1639 {
1640         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1641                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1642 }
1643 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1644
1645 /**
1646  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1647  * @size: allocation size
1648  *
1649  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1650  * without leaking data.
1651  */
1652 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1653 {
1654         struct vm_struct *area;
1655         void *ret;
1656
1657         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1658                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1659                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1660         if (ret) {
1661                 area = find_vm_area(ret);
1662                 area->flags |= VM_USERMAP;
1663         }
1664         return ret;
1665 }
1666 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1667
1668 /**
1669  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1670  *      @size:          allocation size
1671  *      @node:          numa node
1672  *
1673  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1674  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1675  *
1676  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1677  *      use __vmalloc() instead.
1678  */
1679 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1680 {
1681         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1682                                         node, __builtin_return_address(0));
1683 }
1684 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1685
1686 /**
1687  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1688  * @size:       allocation size
1689  * @node:       numa node
1690  *
1691  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1692  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1693  * The memory allocated is set to zero.
1694  *
1695  * For tight control over page level allocator and protection flags
1696  * use __vmalloc_node() instead.
1697  */
1698 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1699 {
1700         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1701                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1702 }
1703 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1704
1705 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1706 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1707 #endif
1708
1709 /**
1710  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1711  *      @size:          allocation size
1712  *
1713  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1714  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1715  *      executable kernel virtual space.
1716  *
1717  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1718  *      use __vmalloc() instead.
1719  */
1720
1721 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1722 {
1723         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1724                               -1, __builtin_return_address(0));
1725 }
1726
1727 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1728 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1729 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1730 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1731 #else
1732 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1733 #endif
1734
1735 /**
1736  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1737  *      @size:          allocation size
1738  *
1739  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1740  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1741  */
1742 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1743 {
1744         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1745                               -1, __builtin_return_address(0));
1746 }
1747 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1748
1749 /**
1750  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1751  *      @size:          allocation size
1752  *
1753  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1754  * mapped to userspace without leaking data.
1755  */
1756 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1757 {
1758         struct vm_struct *area;
1759         void *ret;
1760
1761         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1762                              -1, __builtin_return_address(0));
1763         if (ret) {
1764                 area = find_vm_area(ret);
1765                 area->flags |= VM_USERMAP;
1766         }
1767         return ret;
1768 }
1769 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1770
1771 /*
1772  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1773  * If the page is not present, fill zero.
1774  */
1775
1776 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1777 {
1778         struct page *p;
1779         int copied = 0;
1780
1781         while (count) {
1782                 unsigned long offset, length;
1783
1784                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1785                 length = PAGE_SIZE - offset;
1786                 if (length > count)
1787                         length = count;
1788                 p = vmalloc_to_page(addr);
1789                 /*
1790                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1791                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1792                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1793                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1794                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1795                  */
1796                 if (p) {
1797                         /*
1798                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1799                          * function description)
1800                          */
1801                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1802                         memcpy(buf, map + offset, length);
1803                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1804                 } else
1805                         memset(buf, 0, length);
1806
1807                 addr += length;
1808                 buf += length;
1809                 copied += length;
1810                 count -= length;
1811         }
1812         return copied;
1813 }
1814
1815 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1816 {
1817         struct page *p;
1818         int copied = 0;
1819
1820         while (count) {
1821                 unsigned long offset, length;
1822
1823                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1824                 length = PAGE_SIZE - offset;
1825                 if (length > count)
1826                         length = count;
1827                 p = vmalloc_to_page(addr);
1828                 /*
1829                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1830                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1831                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1832                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1833                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1834                  */
1835                 if (p) {
1836                         /*
1837                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1838                          * function description)
1839                          */
1840                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1841                         memcpy(map + offset, buf, length);
1842                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1843                 }
1844                 addr += length;
1845                 buf += length;
1846                 copied += length;
1847                 count -= length;
1848         }
1849         return copied;
1850 }
1851
1852 /**
1853  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1854  *      @buf:           buffer for reading data
1855  *      @addr:          vm address.
1856  *      @count:         number of bytes to be read.
1857  *
1858  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1859  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1860  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1861  *
1862  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1863  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1864  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1865  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1866  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1867  *
1868  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1869  *      vm_struct area, returns 0.
1870  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1871  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1872  *
1873  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1874  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1875  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1876  *      any informaion, as /dev/kmem.
1877  *
1878  */
1879
1880 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1881 {
1882         struct vm_struct *tmp;
1883         char *vaddr, *buf_start = buf;
1884         unsigned long buflen = count;
1885         unsigned long n;
1886
1887         /* Don't allow overflow */
1888         if ((unsigned long) addr + count < count)
1889                 count = -(unsigned long) addr;
1890
1891         read_lock(&vmlist_lock);
1892         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1893                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1894                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1895                         continue;
1896                 while (addr < vaddr) {
1897                         if (count == 0)
1898                                 goto finished;
1899                         *buf = '\0';
1900                         buf++;
1901                         addr++;
1902                         count--;
1903                 }
1904                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1905                 if (n > count)
1906                         n = count;
1907                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1908                         aligned_vread(buf, addr, n);
1909                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1910                         memset(buf, 0, n);
1911                 buf += n;
1912                 addr += n;
1913                 count -= n;
1914         }
1915 finished:
1916         read_unlock(&vmlist_lock);
1917
1918         if (buf == buf_start)
1919                 return 0;
1920         /* zero-fill memory holes */
1921         if (buf != buf_start + buflen)
1922                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1923
1924         return buflen;
1925 }
1926
1927 /**
1928  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1929  *      @buf:           buffer for source data
1930  *      @addr:          vm address.
1931  *      @count:         number of bytes to be read.
1932  *
1933  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1934  *      (same number to @count).
1935  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1936  *      vmalloc area, returns 0.
1937  *
1938  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1939  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1940  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1941  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1942  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1943  *
1944  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1945  *      vm_struct area, returns 0.
1946  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1947  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1948  *
1949  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1950  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1951  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1952  *      any informaion, as /dev/kmem.
1953  *
1954  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1955  */
1956
1957 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1958 {
1959         struct vm_struct *tmp;
1960         char *vaddr;
1961         unsigned long n, buflen;
1962         int copied = 0;
1963
1964         /* Don't allow overflow */
1965         if ((unsigned long) addr + count < count)
1966                 count = -(unsigned long) addr;
1967         buflen = count;
1968
1969         read_lock(&vmlist_lock);
1970         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1971                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1972                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1973                         continue;
1974                 while (addr < vaddr) {
1975                         if (count == 0)
1976                                 goto finished;
1977                         buf++;
1978                         addr++;
1979                         count--;
1980                 }
1981                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1982                 if (n > count)
1983                         n = count;
1984                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1985                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1986                         copied++;
1987                 }
1988                 buf += n;
1989                 addr += n;
1990                 count -= n;
1991         }
1992 finished:
1993         read_unlock(&vmlist_lock);
1994         if (!copied)
1995                 return 0;
1996         return buflen;
1997 }
1998
1999 /**
2000  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2001  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2002  *      @addr:          vmalloc memory
2003  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2004  *
2005  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2006  *
2007  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2008  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2009  *      that criteria isn't met.
2010  *
2011  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2012  */
2013 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2014                                                 unsigned long pgoff)
2015 {
2016         struct vm_struct *area;
2017         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2018         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2019
2020         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2021                 return -EINVAL;
2022
2023         area = find_vm_area(addr);
2024         if (!area)
2025                 return -EINVAL;
2026
2027         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2028                 return -EINVAL;
2029
2030         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2031                 return -EINVAL;
2032
2033         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2034         do {
2035                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2036                 int ret;
2037
2038                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2039                 if (ret)
2040                         return ret;
2041
2042                 uaddr += PAGE_SIZE;
2043                 addr += PAGE_SIZE;
2044                 usize -= PAGE_SIZE;
2045         } while (usize > 0);
2046
2047         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2048         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2049
2050         return 0;
2051 }
2052 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2053
2054 /*
2055  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2056  * have one.
2057  */
2058 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2059 {
2060 }
2061
2062
2063 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2064 {
2065         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2066         return 0;
2067 }
2068
2069 /**
2070  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2071  *      @size:          size of the area
2072  *
2073  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2074  *
2075  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2076  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2077  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2078  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2079  *      processes.
2080  */
2081 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2082 {
2083         struct vm_struct *area;
2084
2085         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2086                                 __builtin_return_address(0));
2087         if (area == NULL)
2088                 return NULL;
2089
2090         /*
2091          * This ensures that page tables are constructed for this region
2092          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2093          */
2094         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2095                                 area->size, f, NULL)) {
2096                 free_vm_area(area);
2097                 return NULL;
2098         }
2099
2100         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2101            mappings */
2102         vmalloc_sync_all();
2103
2104         return area;
2105 }
2106 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2107
2108 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2109 {
2110         struct vm_struct *ret;
2111         ret = remove_vm_area(area->addr);
2112         BUG_ON(ret != area);
2113         kfree(area);
2114 }
2115 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2116
2117 #ifdef CONFIG_SMP
2118 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2119 {
2120         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2121 }
2122
2123 /**
2124  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2125  * @end: target address
2126  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2127  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2128  *
2129  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2130  *          %false if no vmap_area exists
2131  *
2132  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2133  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2134  */
2135 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2136                                struct vmap_area **pnext,
2137                                struct vmap_area **pprev)
2138 {
2139         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2140         struct vmap_area *va = NULL;
2141
2142         while (n) {
2143                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2144                 if (end < va->va_end)
2145                         n = n->rb_left;
2146                 else if (end > va->va_end)
2147                         n = n->rb_right;
2148                 else
2149                         break;
2150         }
2151
2152         if (!va)
2153                 return false;
2154
2155         if (va->va_end > end) {
2156                 *pnext = va;
2157                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2158         } else {
2159                 *pprev = va;
2160                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2161         }
2162         return true;
2163 }
2164
2165 /**
2166  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2167  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2168  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2169  * @align: alignment
2170  *
2171  * Returns: determined end address
2172  *
2173  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2174  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2175  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2176  *
2177  * Please note that the address returned by this function may fall
2178  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2179  * that.
2180  */
2181 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2182                                        struct vmap_area **pprev,
2183                                        unsigned long align)
2184 {
2185         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2186         unsigned long addr;
2187
2188         if (*pnext)
2189                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2190         else
2191                 addr = vmalloc_end;
2192
2193         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2194                 *pnext = *pprev;
2195                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2196         }
2197
2198         return addr;
2199 }
2200
2201 /**
2202  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2203  * @offsets: array containing offset of each area
2204  * @sizes: array containing size of each area
2205  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2206  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2207  *
2208  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2209  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2210  *
2211  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2212  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2213  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2214  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2215  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2216  * areas are allocated from top.
2217  *
2218  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2219  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2220  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2221  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2222  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2223  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2224  */
2225 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2226                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2227                                      size_t align)
2228 {
2229         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2230         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2231         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2232         struct vm_struct **vms;
2233         int area, area2, last_area, term_area;
2234         unsigned long base, start, end, last_end;
2235         bool purged = false;
2236
2237         /* verify parameters and allocate data structures */
2238         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2239         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2240                 start = offsets[area];
2241                 end = start + sizes[area];
2242
2243                 /* is everything aligned properly? */
2244                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2245                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2246
2247                 /* detect the area with the highest address */
2248                 if (start > offsets[last_area])
2249                         last_area = area;
2250
2251                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2252                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2253                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2254
2255                         if (area2 == area)
2256                                 continue;
2257
2258                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2259                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2260                 }
2261         }
2262         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2263
2264         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2265                 WARN_ON(true);
2266                 return NULL;
2267         }
2268
2269         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2270         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2271         if (!vas || !vms)
2272                 goto err_free;
2273
2274         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2275                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2276                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2277                 if (!vas[area] || !vms[area])
2278                         goto err_free;
2279         }
2280 retry:
2281         spin_lock(&vmap_area_lock);
2282
2283         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2284         area = term_area = last_area;
2285         start = offsets[area];
2286         end = start + sizes[area];
2287
2288         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2289                 base = vmalloc_end - last_end;
2290                 goto found;
2291         }
2292         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2293
2294         while (true) {
2295                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2296                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2297
2298                 /*
2299                  * base might have underflowed, add last_end before
2300                  * comparing.
2301                  */
2302                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2303                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2304                         if (!purged) {
2305                                 purge_vmap_area_lazy();
2306                                 purged = true;
2307                                 goto retry;
2308                         }
2309                         goto err_free;
2310                 }
2311
2312                 /*
2313                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2314                  * right below next and then recheck.
2315                  */
2316                 if (next && next->va_start < base + end) {
2317                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2318                         term_area = area;
2319                         continue;
2320                 }
2321
2322                 /*
2323                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2324                  * base so that it's right below new next and then
2325                  * recheck.
2326                  */
2327                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2328                         next = prev;
2329                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2330                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2331                         term_area = area;
2332                         continue;
2333                 }
2334
2335                 /*
2336                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2337                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2338                  */
2339                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2340                 if (area == term_area)
2341                         break;
2342                 start = offsets[area];
2343                 end = start + sizes[area];
2344                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2345         }
2346 found:
2347         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2348         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2349                 struct vmap_area *va = vas[area];
2350
2351                 va->va_start = base + offsets[area];
2352                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2353                 __insert_vmap_area(va);
2354         }
2355
2356         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2357
2358         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2359
2360         /* insert all vm's */
2361         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2362                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2363                                   pcpu_get_vm_areas);
2364
2365         kfree(vas);
2366         return vms;
2367
2368 err_free:
2369         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2370                 if (vas)
2371                         kfree(vas[area]);
2372                 if (vms)
2373                         kfree(vms[area]);
2374         }
2375         kfree(vas);
2376         kfree(vms);
2377         return NULL;
2378 }
2379
2380 /**
2381  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2382  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2383  * @nr_vms: the number of allocated areas
2384  *
2385  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2386  */
2387 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2388 {
2389         int i;
2390
2391         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2392                 free_vm_area(vms[i]);
2393         kfree(vms);
2394 }
2395 #endif  /* CONFIG_SMP */
2396
2397 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2398 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2399         __acquires(&vmlist_lock)
2400 {
2401         loff_t n = *pos;
2402         struct vm_struct *v;
2403
2404         read_lock(&vmlist_lock);
2405         v = vmlist;
2406         while (n > 0 && v) {
2407                 n--;
2408                 v = v->next;
2409         }
2410         if (!n)
2411                 return v;
2412
2413         return NULL;
2414
2415 }
2416
2417 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2418 {
2419         struct vm_struct *v = p;
2420
2421         ++*pos;
2422         return v->next;
2423 }
2424
2425 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2426         __releases(&vmlist_lock)
2427 {
2428         read_unlock(&vmlist_lock);
2429 }
2430
2431 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2432 {
2433         if (NUMA_BUILD) {
2434                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2435
2436                 if (!counters)
2437                         return;
2438
2439                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2440
2441                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2442                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2443
2444                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2445                         if (counters[nr])
2446                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2447         }
2448 }
2449
2450 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2451 {
2452         struct vm_struct *v = p;
2453
2454         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2455                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2456
2457         if (v->caller)
2458                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2459
2460         if (v->nr_pages)
2461                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2462
2463         if (v->phys_addr)
2464                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2465
2466         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2467                 seq_printf(m, " ioremap");
2468
2469         if (v->flags & VM_ALLOC)
2470                 seq_printf(m, " vmalloc");
2471
2472         if (v->flags & VM_MAP)
2473                 seq_printf(m, " vmap");
2474
2475         if (v->flags & VM_USERMAP)
2476                 seq_printf(m, " user");
2477
2478         if (v->flags & VM_VPAGES)
2479                 seq_printf(m, " vpages");
2480
2481         show_numa_info(m, v);
2482         seq_putc(m, '\n');
2483         return 0;
2484 }
2485
2486 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2487         .start = s_start,
2488         .next = s_next,
2489         .stop = s_stop,
2490         .show = s_show,
2491 };
2492
2493 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2494 {
2495         unsigned int *ptr = NULL;
2496         int ret;
2497
2498         if (NUMA_BUILD) {
2499                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2500                 if (ptr == NULL)
2501                         return -ENOMEM;
2502         }
2503         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2504         if (!ret) {
2505                 struct seq_file *m = file->private_data;
2506                 m->private = ptr;
2507         } else
2508                 kfree(ptr);
2509         return ret;
2510 }
2511
2512 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2513         .open           = vmalloc_open,
2514         .read           = seq_read,
2515         .llseek         = seq_lseek,
2516         .release        = seq_release_private,
2517 };
2518
2519 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2520 {
2521         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2522         return 0;
2523 }
2524 module_init(proc_vmalloc_init);
2525 #endif
2526