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