eb5cc7d00c5a7c0443f9ff663317cf229ab74353
[linux-2.6.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <asm/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         void *private;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
265 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
266 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
267
268 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
269 {
270         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
271
272         while (n) {
273                 struct vmap_area *va;
274
275                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
276                 if (addr < va->va_start)
277                         n = n->rb_left;
278                 else if (addr > va->va_start)
279                         n = n->rb_right;
280                 else
281                         return va;
282         }
283
284         return NULL;
285 }
286
287 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
288 {
289         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
290         struct rb_node *parent = NULL;
291         struct rb_node *tmp;
292
293         while (*p) {
294                 struct vmap_area *tmp_va;
295
296                 parent = *p;
297                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
298                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
299                         p = &(*p)->rb_left;
300                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
301                         p = &(*p)->rb_right;
302                 else
303                         BUG();
304         }
305
306         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
307         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
308
309         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
310         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
311         if (tmp) {
312                 struct vmap_area *prev;
313                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
314                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
315         } else
316                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
317 }
318
319 static void purge_vmap_area_lazy(void);
320
321 /*
322  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
323  * vstart and vend.
324  */
325 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
326                                 unsigned long align,
327                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
328                                 int node, gfp_t gfp_mask)
329 {
330         struct vmap_area *va;
331         struct rb_node *n;
332         unsigned long addr;
333         int purged = 0;
334
335         BUG_ON(!size);
336         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
337
338         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
339                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
340         if (unlikely(!va))
341                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
342
343 retry:
344         addr = ALIGN(vstart, align);
345
346         spin_lock(&vmap_area_lock);
347         if (addr + size - 1 < addr)
348                 goto overflow;
349
350         /* XXX: could have a last_hole cache */
351         n = vmap_area_root.rb_node;
352         if (n) {
353                 struct vmap_area *first = NULL;
354
355                 do {
356                         struct vmap_area *tmp;
357                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
358                         if (tmp->va_end >= addr) {
359                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
360                                         first = tmp;
361                                 n = n->rb_left;
362                         } else {
363                                 first = tmp;
364                                 n = n->rb_right;
365                         }
366                 } while (n);
367
368                 if (!first)
369                         goto found;
370
371                 if (first->va_end < addr) {
372                         n = rb_next(&first->rb_node);
373                         if (n)
374                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
375                         else
376                                 goto found;
377                 }
378
379                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
380                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
381                         if (addr + size - 1 < addr)
382                                 goto overflow;
383
384                         n = rb_next(&first->rb_node);
385                         if (n)
386                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
387                         else
388                                 goto found;
389                 }
390         }
391 found:
392         if (addr + size > vend) {
393 overflow:
394                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
395                 if (!purged) {
396                         purge_vmap_area_lazy();
397                         purged = 1;
398                         goto retry;
399                 }
400                 if (printk_ratelimit())
401                         printk(KERN_WARNING
402                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
403                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
404                 kfree(va);
405                 return ERR_PTR(-EBUSY);
406         }
407
408         BUG_ON(addr & (align-1));
409
410         va->va_start = addr;
411         va->va_end = addr + size;
412         va->flags = 0;
413         __insert_vmap_area(va);
414         spin_unlock(&vmap_area_lock);
415
416         return va;
417 }
418
419 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
420 {
421         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
422
423         kfree(va);
424 }
425
426 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
427 {
428         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
429         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
430         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
431         list_del_rcu(&va->list);
432
433         /*
434          * Track the highest possible candidate for pcpu area
435          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
436          * here too, consider only end addresses which fall inside
437          * vmalloc area proper.
438          */
439         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
440                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
441
442         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
443 }
444
445 /*
446  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
447  */
448 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
449 {
450         spin_lock(&vmap_area_lock);
451         __free_vmap_area(va);
452         spin_unlock(&vmap_area_lock);
453 }
454
455 /*
456  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
457  */
458 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
459 {
460         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
461 }
462
463 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
464 {
465         /*
466          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
467          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
468          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
469          * space after a page has been freed.
470          *
471          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
472          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
473          *
474          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
475          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
476          * faster).
477          */
478 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
479         vunmap_page_range(start, end);
480         flush_tlb_kernel_range(start, end);
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
486  * before attempting to purge with a TLB flush.
487  *
488  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
489  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
490  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
491  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
492  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
493  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
494  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
495  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
496  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
497  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
498  * becomes a problem on bigger systems.
499  */
500 static unsigned long lazy_max_pages(void)
501 {
502         unsigned int log;
503
504         log = fls(num_online_cpus());
505
506         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
507 }
508
509 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
510
511 /* for per-CPU blocks */
512 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
513
514 /*
515  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
516  * immediately freed.
517  */
518 void set_iounmap_nonlazy(void)
519 {
520         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
521 }
522
523 /*
524  * Purges all lazily-freed vmap areas.
525  *
526  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
527  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
528  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
529  * their own TLB flushing).
530  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
531  *              *end = max(*end, highest purged address)
532  */
533 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
534                                         int sync, int force_flush)
535 {
536         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
537         LIST_HEAD(valist);
538         struct vmap_area *va;
539         struct vmap_area *n_va;
540         int nr = 0;
541
542         /*
543          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
544          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
545          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
546          */
547         if (!sync && !force_flush) {
548                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
549                         return;
550         } else
551                 spin_lock(&purge_lock);
552
553         if (sync)
554                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
555
556         rcu_read_lock();
557         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
558                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
559                         if (va->va_start < *start)
560                                 *start = va->va_start;
561                         if (va->va_end > *end)
562                                 *end = va->va_end;
563                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
564                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
565                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
566                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
567                 }
568         }
569         rcu_read_unlock();
570
571         if (nr)
572                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
573
574         if (nr || force_flush)
575                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
576
577         if (nr) {
578                 spin_lock(&vmap_area_lock);
579                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
580                         __free_vmap_area(va);
581                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
582         }
583         spin_unlock(&purge_lock);
584 }
585
586 /*
587  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
588  * is already purging.
589  */
590 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
591 {
592         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
593
594         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
595 }
596
597 /*
598  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
599  */
600 static void purge_vmap_area_lazy(void)
601 {
602         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
603
604         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
605 }
606
607 /*
608  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
609  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
610  * previously.
611  */
612 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
613 {
614         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
615         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
616         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
617                 try_purge_vmap_area_lazy();
618 }
619
620 /*
621  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
622  * called for the correct range previously.
623  */
624 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
625 {
626         unmap_vmap_area(va);
627         free_vmap_area_noflush(va);
628 }
629
630 /*
631  * Free and unmap a vmap area
632  */
633 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
634 {
635         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
636         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
637 }
638
639 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
640 {
641         struct vmap_area *va;
642
643         spin_lock(&vmap_area_lock);
644         va = __find_vmap_area(addr);
645         spin_unlock(&vmap_area_lock);
646
647         return va;
648 }
649
650 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
651 {
652         struct vmap_area *va;
653
654         va = find_vmap_area(addr);
655         BUG_ON(!va);
656         free_unmap_vmap_area(va);
657 }
658
659
660 /*** Per cpu kva allocator ***/
661
662 /*
663  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
664  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
665  */
666 /*
667  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
668  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
669  * instead (we just need a rough idea)
670  */
671 #if BITS_PER_LONG == 32
672 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
673 #else
674 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
675 #endif
676
677 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
678 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
679 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
680 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
681 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
682 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
683 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
684                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
685                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
686
687 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
688
689 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
690
691 struct vmap_block_queue {
692         spinlock_t lock;
693         struct list_head free;
694 };
695
696 struct vmap_block {
697         spinlock_t lock;
698         struct vmap_area *va;
699         struct vmap_block_queue *vbq;
700         unsigned long free, dirty;
701         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
702         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
703         struct list_head free_list;
704         struct rcu_head rcu_head;
705         struct list_head purge;
706 };
707
708 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
709 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
710
711 /*
712  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
713  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
714  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
715  */
716 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
717 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
718
719 /*
720  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
721  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
722  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
723  * big problem.
724  */
725
726 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
727 {
728         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
729         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
730         return addr;
731 }
732
733 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
734 {
735         struct vmap_block_queue *vbq;
736         struct vmap_block *vb;
737         struct vmap_area *va;
738         unsigned long vb_idx;
739         int node, err;
740
741         node = numa_node_id();
742
743         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
744                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
745         if (unlikely(!vb))
746                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
747
748         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
749                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
750                                         node, gfp_mask);
751         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
752                 kfree(vb);
753                 return ERR_CAST(va);
754         }
755
756         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
757         if (unlikely(err)) {
758                 kfree(vb);
759                 free_vmap_area(va);
760                 return ERR_PTR(err);
761         }
762
763         spin_lock_init(&vb->lock);
764         vb->va = va;
765         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
766         vb->dirty = 0;
767         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
768         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
769         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
770
771         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
772         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
773         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
774         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
775         BUG_ON(err);
776         radix_tree_preload_end();
777
778         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
779         vb->vbq = vbq;
780         spin_lock(&vbq->lock);
781         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
782         spin_unlock(&vbq->lock);
783         put_cpu_var(vmap_block_queue);
784
785         return vb;
786 }
787
788 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
789 {
790         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
791
792         kfree(vb);
793 }
794
795 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
796 {
797         struct vmap_block *tmp;
798         unsigned long vb_idx;
799
800         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
801         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
802         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
803         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
804         BUG_ON(tmp != vb);
805
806         free_vmap_area_noflush(vb->va);
807         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
808 }
809
810 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
811 {
812         LIST_HEAD(purge);
813         struct vmap_block *vb;
814         struct vmap_block *n_vb;
815         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
816
817         rcu_read_lock();
818         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
819
820                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
821                         continue;
822
823                 spin_lock(&vb->lock);
824                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
825                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
826                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
827                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
828                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
829                         spin_lock(&vbq->lock);
830                         list_del_rcu(&vb->free_list);
831                         spin_unlock(&vbq->lock);
832                         spin_unlock(&vb->lock);
833                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
834                 } else
835                         spin_unlock(&vb->lock);
836         }
837         rcu_read_unlock();
838
839         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
840                 list_del(&vb->purge);
841                 free_vmap_block(vb);
842         }
843 }
844
845 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
846 {
847         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
848 }
849
850 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
851 {
852         int cpu;
853
854         for_each_possible_cpu(cpu)
855                 purge_fragmented_blocks(cpu);
856 }
857
858 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
859 {
860         struct vmap_block_queue *vbq;
861         struct vmap_block *vb;
862         unsigned long addr = 0;
863         unsigned int order;
864         int purge = 0;
865
866         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
867         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
868         order = get_order(size);
869
870 again:
871         rcu_read_lock();
872         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
873         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
874                 int i;
875
876                 spin_lock(&vb->lock);
877                 if (vb->free < 1UL << order)
878                         goto next;
879
880                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
881                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
882
883                 if (i < 0) {
884                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
885                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
886                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
887                                 purge = 1;
888                         }
889                         goto next;
890                 }
891                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
892                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
893                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
894                 vb->free -= 1UL << order;
895                 if (vb->free == 0) {
896                         spin_lock(&vbq->lock);
897                         list_del_rcu(&vb->free_list);
898                         spin_unlock(&vbq->lock);
899                 }
900                 spin_unlock(&vb->lock);
901                 break;
902 next:
903                 spin_unlock(&vb->lock);
904         }
905
906         if (purge)
907                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
908
909         put_cpu_var(vmap_block_queue);
910         rcu_read_unlock();
911
912         if (!addr) {
913                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
914                 if (IS_ERR(vb))
915                         return vb;
916                 goto again;
917         }
918
919         return (void *)addr;
920 }
921
922 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
923 {
924         unsigned long offset;
925         unsigned long vb_idx;
926         unsigned int order;
927         struct vmap_block *vb;
928
929         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
930         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
931
932         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
933
934         order = get_order(size);
935
936         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
937
938         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
939         rcu_read_lock();
940         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
941         rcu_read_unlock();
942         BUG_ON(!vb);
943
944         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
945
946         spin_lock(&vb->lock);
947         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
948
949         vb->dirty += 1UL << order;
950         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
951                 BUG_ON(vb->free);
952                 spin_unlock(&vb->lock);
953                 free_vmap_block(vb);
954         } else
955                 spin_unlock(&vb->lock);
956 }
957
958 /**
959  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
960  *
961  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
962  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
963  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
964  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
965  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
966  *
967  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
968  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
969  * from the vmap layer.
970  */
971 void vm_unmap_aliases(void)
972 {
973         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
974         int cpu;
975         int flush = 0;
976
977         if (unlikely(!vmap_initialized))
978                 return;
979
980         for_each_possible_cpu(cpu) {
981                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
982                 struct vmap_block *vb;
983
984                 rcu_read_lock();
985                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
986                         int i;
987
988                         spin_lock(&vb->lock);
989                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
990                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
991                                 unsigned long s, e;
992                                 int j;
993                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
994                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
995
996                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
997                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
998                                 flush = 1;
999
1000                                 if (s < start)
1001                                         start = s;
1002                                 if (e > end)
1003                                         end = e;
1004
1005                                 i = j;
1006                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1007                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1008                         }
1009                         spin_unlock(&vb->lock);
1010                 }
1011                 rcu_read_unlock();
1012         }
1013
1014         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1017
1018 /**
1019  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1020  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1021  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1022  */
1023 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1024 {
1025         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1026         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1027
1028         BUG_ON(!addr);
1029         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1030         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1031         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1032
1033         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1034         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1035
1036         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1037                 vb_free(mem, size);
1038         else
1039                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1042
1043 /**
1044  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1045  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1046  * @count: number of pages
1047  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1048  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1049  *
1050  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1051  */
1052 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1053 {
1054         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1055         unsigned long addr;
1056         void *mem;
1057
1058         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1059                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1060                 if (IS_ERR(mem))
1061                         return NULL;
1062                 addr = (unsigned long)mem;
1063         } else {
1064                 struct vmap_area *va;
1065                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1066                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1067                 if (IS_ERR(va))
1068                         return NULL;
1069
1070                 addr = va->va_start;
1071                 mem = (void *)addr;
1072         }
1073         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1074                 vm_unmap_ram(mem, count);
1075                 return NULL;
1076         }
1077         return mem;
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1080
1081 /**
1082  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1083  * @vm: vm_struct to register
1084  * @align: requested alignment
1085  *
1086  * This function is used to register kernel vm area before
1087  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1088  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1089  * vm->addr contains the allocated address.
1090  *
1091  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1092  */
1093 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1094 {
1095         static size_t vm_init_off __initdata;
1096         unsigned long addr;
1097
1098         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1099         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1100
1101         vm->addr = (void *)addr;
1102
1103         vm->next = vmlist;
1104         vmlist = vm;
1105 }
1106
1107 void __init vmalloc_init(void)
1108 {
1109         struct vmap_area *va;
1110         struct vm_struct *tmp;
1111         int i;
1112
1113         for_each_possible_cpu(i) {
1114                 struct vmap_block_queue *vbq;
1115
1116                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1117                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1118                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1119         }
1120
1121         /* Import existing vmlist entries. */
1122         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1123                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1124                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1125                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1126                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1127                 __insert_vmap_area(va);
1128         }
1129
1130         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1131
1132         vmap_initialized = true;
1133 }
1134
1135 /**
1136  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1137  * @addr: start of the VM area to map
1138  * @size: size of the VM area to map
1139  * @prot: page protection flags to use
1140  * @pages: pages to map
1141  *
1142  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1143  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1144  * friends.
1145  *
1146  * NOTE:
1147  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1148  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1149  * before calling this function.
1150  *
1151  * RETURNS:
1152  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1153  */
1154 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1155                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1156 {
1157         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1158 }
1159
1160 /**
1161  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1162  * @addr: start of the VM area to unmap
1163  * @size: size of the VM area to unmap
1164  *
1165  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1166  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1167  * friends.
1168  *
1169  * NOTE:
1170  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1171  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1172  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1173  */
1174 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1175 {
1176         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1177 }
1178
1179 /**
1180  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1181  * @addr: start of the VM area to unmap
1182  * @size: size of the VM area to unmap
1183  *
1184  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1185  * the unmapping and tlb after.
1186  */
1187 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1188 {
1189         unsigned long end = addr + size;
1190
1191         flush_cache_vunmap(addr, end);
1192         vunmap_page_range(addr, end);
1193         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1194 }
1195
1196 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1197 {
1198         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1199         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1200         int err;
1201
1202         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1203         if (err > 0) {
1204                 *pages += err;
1205                 err = 0;
1206         }
1207
1208         return err;
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1211
1212 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1213 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1214 struct vm_struct *vmlist;
1215
1216 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1217                               unsigned long flags, void *caller)
1218 {
1219         struct vm_struct *tmp, **p;
1220
1221         vm->flags = flags;
1222         vm->addr = (void *)va->va_start;
1223         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1224         vm->caller = caller;
1225         va->private = vm;
1226         va->flags |= VM_VM_AREA;
1227
1228         write_lock(&vmlist_lock);
1229         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1230                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1231                         break;
1232         }
1233         vm->next = *p;
1234         *p = vm;
1235         write_unlock(&vmlist_lock);
1236 }
1237
1238 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1239                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1240                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1241 {
1242         static struct vmap_area *va;
1243         struct vm_struct *area;
1244
1245         BUG_ON(in_interrupt());
1246         if (flags & VM_IOREMAP) {
1247                 int bit = fls(size);
1248
1249                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1250                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1251                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1252                         bit = PAGE_SHIFT;
1253
1254                 align = 1ul << bit;
1255         }
1256
1257         size = PAGE_ALIGN(size);
1258         if (unlikely(!size))
1259                 return NULL;
1260
1261         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1262         if (unlikely(!area))
1263                 return NULL;
1264
1265         /*
1266          * We always allocate a guard page.
1267          */
1268         size += PAGE_SIZE;
1269
1270         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1271         if (IS_ERR(va)) {
1272                 kfree(area);
1273                 return NULL;
1274         }
1275
1276         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1277         return area;
1278 }
1279
1280 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1281                                 unsigned long start, unsigned long end)
1282 {
1283         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1284                                                 __builtin_return_address(0));
1285 }
1286 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1287
1288 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1289                                        unsigned long start, unsigned long end,
1290                                        void *caller)
1291 {
1292         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1293                                   caller);
1294 }
1295
1296 /**
1297  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1298  *      @size:          size of the area
1299  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1300  *
1301  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1302  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1303  *      on success or %NULL on failure.
1304  */
1305 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1306 {
1307         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1308                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1309 }
1310
1311 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1312                                 void *caller)
1313 {
1314         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1315                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1316 }
1317
1318 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1319                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1320 {
1321         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1322                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1323 }
1324
1325 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1326 {
1327         struct vmap_area *va;
1328
1329         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1330         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1331                 return va->private;
1332
1333         return NULL;
1334 }
1335
1336 /**
1337  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1338  *      @addr:          base address
1339  *
1340  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1341  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1342  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1343  */
1344 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1345 {
1346         struct vmap_area *va;
1347
1348         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1349         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1350                 struct vm_struct *vm = va->private;
1351                 struct vm_struct *tmp, **p;
1352                 /*
1353                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1354                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1355                  * vmap.)
1356                  */
1357                 write_lock(&vmlist_lock);
1358                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1359                         ;
1360                 *p = tmp->next;
1361                 write_unlock(&vmlist_lock);
1362
1363                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1364                 free_unmap_vmap_area(va);
1365                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1366
1367                 return vm;
1368         }
1369         return NULL;
1370 }
1371
1372 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1373 {
1374         struct vm_struct *area;
1375
1376         if (!addr)
1377                 return;
1378
1379         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1380                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1381                 return;
1382         }
1383
1384         area = remove_vm_area(addr);
1385         if (unlikely(!area)) {
1386                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1387                                 addr);
1388                 return;
1389         }
1390
1391         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1392         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1393
1394         if (deallocate_pages) {
1395                 int i;
1396
1397                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1398                         struct page *page = area->pages[i];
1399
1400                         BUG_ON(!page);
1401                         __free_page(page);
1402                 }
1403
1404                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1405                         vfree(area->pages);
1406                 else
1407                         kfree(area->pages);
1408         }
1409
1410         kfree(area);
1411         return;
1412 }
1413
1414 /**
1415  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1416  *      @addr:          memory base address
1417  *
1418  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1419  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1420  *      NULL, no operation is performed.
1421  *
1422  *      Must not be called in interrupt context.
1423  */
1424 void vfree(const void *addr)
1425 {
1426         BUG_ON(in_interrupt());
1427
1428         kmemleak_free(addr);
1429
1430         __vunmap(addr, 1);
1431 }
1432 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1433
1434 /**
1435  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1436  *      @addr:          memory base address
1437  *
1438  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1439  *      which was created from the page array passed to vmap().
1440  *
1441  *      Must not be called in interrupt context.
1442  */
1443 void vunmap(const void *addr)
1444 {
1445         BUG_ON(in_interrupt());
1446         might_sleep();
1447         __vunmap(addr, 0);
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1450
1451 /**
1452  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1453  *      @pages:         array of page pointers
1454  *      @count:         number of pages to map
1455  *      @flags:         vm_area->flags
1456  *      @prot:          page protection for the mapping
1457  *
1458  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1459  *      space.
1460  */
1461 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1462                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1463 {
1464         struct vm_struct *area;
1465
1466         might_sleep();
1467
1468         if (count > totalram_pages)
1469                 return NULL;
1470
1471         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1472                                         __builtin_return_address(0));
1473         if (!area)
1474                 return NULL;
1475
1476         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1477                 vunmap(area->addr);
1478                 return NULL;
1479         }
1480
1481         return area->addr;
1482 }
1483 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1484
1485 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1486                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1487                             int node, void *caller);
1488 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1489                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1490 {
1491         struct page **pages;
1492         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1493         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1494
1495         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1496         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1497
1498         area->nr_pages = nr_pages;
1499         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1500         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1501                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1502                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1503                 area->flags |= VM_VPAGES;
1504         } else {
1505                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1506         }
1507         area->pages = pages;
1508         area->caller = caller;
1509         if (!area->pages) {
1510                 remove_vm_area(area->addr);
1511                 kfree(area);
1512                 return NULL;
1513         }
1514
1515         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1516                 struct page *page;
1517
1518                 if (node < 0)
1519                         page = alloc_page(gfp_mask);
1520                 else
1521                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1522
1523                 if (unlikely(!page)) {
1524                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1525                         area->nr_pages = i;
1526                         goto fail;
1527                 }
1528                 area->pages[i] = page;
1529         }
1530
1531         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1532                 goto fail;
1533         return area->addr;
1534
1535 fail:
1536         vfree(area->addr);
1537         return NULL;
1538 }
1539
1540 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1541 {
1542         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1543                                          __builtin_return_address(0));
1544
1545         /*
1546          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1547          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1548          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1549          */
1550         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1551
1552         return addr;
1553 }
1554
1555 /**
1556  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1557  *      @size:          allocation size
1558  *      @align:         desired alignment
1559  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1560  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1561  *      @node:          node to use for allocation or -1
1562  *      @caller:        caller's return address
1563  *
1564  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1565  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1566  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1567  */
1568 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1569                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1570                             int node, void *caller)
1571 {
1572         struct vm_struct *area;
1573         void *addr;
1574         unsigned long real_size = size;
1575
1576         size = PAGE_ALIGN(size);
1577         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1578                 return NULL;
1579
1580         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1581                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1582
1583         if (!area)
1584                 return NULL;
1585
1586         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1587
1588         /*
1589          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1590          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1591          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1592          */
1593         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1594
1595         return addr;
1596 }
1597
1598 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1599 {
1600         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1601                                 __builtin_return_address(0));
1602 }
1603 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1604
1605 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1606                                         int node, gfp_t flags)
1607 {
1608         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1609                                         node, __builtin_return_address(0));
1610 }
1611
1612 /**
1613  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1614  *      @size:          allocation size
1615  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1616  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1617  *
1618  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1619  *      use __vmalloc() instead.
1620  */
1621 void *vmalloc(unsigned long size)
1622 {
1623         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1624 }
1625 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1626
1627 /**
1628  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1629  *      @size:  allocation size
1630  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1631  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1632  *      The memory allocated is set to zero.
1633  *
1634  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1635  *      use __vmalloc() instead.
1636  */
1637 void *vzalloc(unsigned long size)
1638 {
1639         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1640                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1641 }
1642 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1643
1644 /**
1645  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1646  * @size: allocation size
1647  *
1648  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1649  * without leaking data.
1650  */
1651 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1652 {
1653         struct vm_struct *area;
1654         void *ret;
1655
1656         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1657                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1658                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1659         if (ret) {
1660                 area = find_vm_area(ret);
1661                 area->flags |= VM_USERMAP;
1662         }
1663         return ret;
1664 }
1665 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1666
1667 /**
1668  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1669  *      @size:          allocation size
1670  *      @node:          numa node
1671  *
1672  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1673  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1674  *
1675  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1676  *      use __vmalloc() instead.
1677  */
1678 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1679 {
1680         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1681                                         node, __builtin_return_address(0));
1682 }
1683 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1684
1685 /**
1686  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1687  * @size:       allocation size
1688  * @node:       numa node
1689  *
1690  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1691  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1692  * The memory allocated is set to zero.
1693  *
1694  * For tight control over page level allocator and protection flags
1695  * use __vmalloc_node() instead.
1696  */
1697 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1698 {
1699         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1700                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1701 }
1702 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1703
1704 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1705 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1706 #endif
1707
1708 /**
1709  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1710  *      @size:          allocation size
1711  *
1712  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1713  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1714  *      executable kernel virtual space.
1715  *
1716  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1717  *      use __vmalloc() instead.
1718  */
1719
1720 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1721 {
1722         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1723                               -1, __builtin_return_address(0));
1724 }
1725
1726 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1727 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1728 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1729 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1730 #else
1731 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1732 #endif
1733
1734 /**
1735  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1736  *      @size:          allocation size
1737  *
1738  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1739  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1740  */
1741 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1742 {
1743         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1744                               -1, __builtin_return_address(0));
1745 }
1746 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1747
1748 /**
1749  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1750  *      @size:          allocation size
1751  *
1752  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1753  * mapped to userspace without leaking data.
1754  */
1755 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1756 {
1757         struct vm_struct *area;
1758         void *ret;
1759
1760         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1761                              -1, __builtin_return_address(0));
1762         if (ret) {
1763                 area = find_vm_area(ret);
1764                 area->flags |= VM_USERMAP;
1765         }
1766         return ret;
1767 }
1768 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1769
1770 /*
1771  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1772  * If the page is not present, fill zero.
1773  */
1774
1775 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1776 {
1777         struct page *p;
1778         int copied = 0;
1779
1780         while (count) {
1781                 unsigned long offset, length;
1782
1783                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1784                 length = PAGE_SIZE - offset;
1785                 if (length > count)
1786                         length = count;
1787                 p = vmalloc_to_page(addr);
1788                 /*
1789                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1790                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1791                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1792                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1793                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1794                  */
1795                 if (p) {
1796                         /*
1797                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1798                          * function description)
1799                          */
1800                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1801                         memcpy(buf, map + offset, length);
1802                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1803                 } else
1804                         memset(buf, 0, length);
1805
1806                 addr += length;
1807                 buf += length;
1808                 copied += length;
1809                 count -= length;
1810         }
1811         return copied;
1812 }
1813
1814 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1815 {
1816         struct page *p;
1817         int copied = 0;
1818
1819         while (count) {
1820                 unsigned long offset, length;
1821
1822                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1823                 length = PAGE_SIZE - offset;
1824                 if (length > count)
1825                         length = count;
1826                 p = vmalloc_to_page(addr);
1827                 /*
1828                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1829                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1830                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1831                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1832                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1833                  */
1834                 if (p) {
1835                         /*
1836                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1837                          * function description)
1838                          */
1839                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1840                         memcpy(map + offset, buf, length);
1841                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1842                 }
1843                 addr += length;
1844                 buf += length;
1845                 copied += length;
1846                 count -= length;
1847         }
1848         return copied;
1849 }
1850
1851 /**
1852  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1853  *      @buf:           buffer for reading data
1854  *      @addr:          vm address.
1855  *      @count:         number of bytes to be read.
1856  *
1857  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1858  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1859  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1860  *
1861  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1862  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1863  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1864  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1865  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1866  *
1867  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1868  *      vm_struct area, returns 0.
1869  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1870  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1871  *
1872  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1873  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1874  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1875  *      any informaion, as /dev/kmem.
1876  *
1877  */
1878
1879 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1880 {
1881         struct vm_struct *tmp;
1882         char *vaddr, *buf_start = buf;
1883         unsigned long buflen = count;
1884         unsigned long n;
1885
1886         /* Don't allow overflow */
1887         if ((unsigned long) addr + count < count)
1888                 count = -(unsigned long) addr;
1889
1890         read_lock(&vmlist_lock);
1891         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1892                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1893                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1894                         continue;
1895                 while (addr < vaddr) {
1896                         if (count == 0)
1897                                 goto finished;
1898                         *buf = '\0';
1899                         buf++;
1900                         addr++;
1901                         count--;
1902                 }
1903                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1904                 if (n > count)
1905                         n = count;
1906                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1907                         aligned_vread(buf, addr, n);
1908                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1909                         memset(buf, 0, n);
1910                 buf += n;
1911                 addr += n;
1912                 count -= n;
1913         }
1914 finished:
1915         read_unlock(&vmlist_lock);
1916
1917         if (buf == buf_start)
1918                 return 0;
1919         /* zero-fill memory holes */
1920         if (buf != buf_start + buflen)
1921                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1922
1923         return buflen;
1924 }
1925
1926 /**
1927  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1928  *      @buf:           buffer for source data
1929  *      @addr:          vm address.
1930  *      @count:         number of bytes to be read.
1931  *
1932  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1933  *      (same number to @count).
1934  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1935  *      vmalloc area, returns 0.
1936  *
1937  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1938  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1939  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1940  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1941  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1942  *
1943  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1944  *      vm_struct area, returns 0.
1945  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1946  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1947  *
1948  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1949  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1950  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1951  *      any informaion, as /dev/kmem.
1952  *
1953  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1954  */
1955
1956 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1957 {
1958         struct vm_struct *tmp;
1959         char *vaddr;
1960         unsigned long n, buflen;
1961         int copied = 0;
1962
1963         /* Don't allow overflow */
1964         if ((unsigned long) addr + count < count)
1965                 count = -(unsigned long) addr;
1966         buflen = count;
1967
1968         read_lock(&vmlist_lock);
1969         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1970                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1971                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1972                         continue;
1973                 while (addr < vaddr) {
1974                         if (count == 0)
1975                                 goto finished;
1976                         buf++;
1977                         addr++;
1978                         count--;
1979                 }
1980                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1981                 if (n > count)
1982                         n = count;
1983                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1984                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1985                         copied++;
1986                 }
1987                 buf += n;
1988                 addr += n;
1989                 count -= n;
1990         }
1991 finished:
1992         read_unlock(&vmlist_lock);
1993         if (!copied)
1994                 return 0;
1995         return buflen;
1996 }
1997
1998 /**
1999  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2000  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2001  *      @addr:          vmalloc memory
2002  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2003  *
2004  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2005  *
2006  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2007  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2008  *      that criteria isn't met.
2009  *
2010  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2011  */
2012 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2013                                                 unsigned long pgoff)
2014 {
2015         struct vm_struct *area;
2016         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2017         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2018
2019         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2020                 return -EINVAL;
2021
2022         area = find_vm_area(addr);
2023         if (!area)
2024                 return -EINVAL;
2025
2026         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2027                 return -EINVAL;
2028
2029         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2030                 return -EINVAL;
2031
2032         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2033         do {
2034                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2035                 int ret;
2036
2037                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2038                 if (ret)
2039                         return ret;
2040
2041                 uaddr += PAGE_SIZE;
2042                 addr += PAGE_SIZE;
2043                 usize -= PAGE_SIZE;
2044         } while (usize > 0);
2045
2046         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2047         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2048
2049         return 0;
2050 }
2051 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2052
2053 /*
2054  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2055  * have one.
2056  */
2057 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2058 {
2059 }
2060
2061
2062 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2063 {
2064         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2065         return 0;
2066 }
2067
2068 /**
2069  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2070  *      @size:          size of the area
2071  *
2072  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2073  *
2074  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2075  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2076  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2077  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2078  *      processes.
2079  */
2080 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2081 {
2082         struct vm_struct *area;
2083
2084         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2085                                 __builtin_return_address(0));
2086         if (area == NULL)
2087                 return NULL;
2088
2089         /*
2090          * This ensures that page tables are constructed for this region
2091          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2092          */
2093         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2094                                 area->size, f, NULL)) {
2095                 free_vm_area(area);
2096                 return NULL;
2097         }
2098
2099         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2100            mappings */
2101         vmalloc_sync_all();
2102
2103         return area;
2104 }
2105 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2106
2107 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2108 {
2109         struct vm_struct *ret;
2110         ret = remove_vm_area(area->addr);
2111         BUG_ON(ret != area);
2112         kfree(area);
2113 }
2114 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2115
2116 #ifdef CONFIG_SMP
2117 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2118 {
2119         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2120 }
2121
2122 /**
2123  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2124  * @end: target address
2125  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2126  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2127  *
2128  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2129  *          %false if no vmap_area exists
2130  *
2131  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2132  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2133  */
2134 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2135                                struct vmap_area **pnext,
2136                                struct vmap_area **pprev)
2137 {
2138         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2139         struct vmap_area *va = NULL;
2140
2141         while (n) {
2142                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2143                 if (end < va->va_end)
2144                         n = n->rb_left;
2145                 else if (end > va->va_end)
2146                         n = n->rb_right;
2147                 else
2148                         break;
2149         }
2150
2151         if (!va)
2152                 return false;
2153
2154         if (va->va_end > end) {
2155                 *pnext = va;
2156                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2157         } else {
2158                 *pprev = va;
2159                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2160         }
2161         return true;
2162 }
2163
2164 /**
2165  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2166  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2167  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2168  * @align: alignment
2169  *
2170  * Returns: determined end address
2171  *
2172  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2173  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2174  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2175  *
2176  * Please note that the address returned by this function may fall
2177  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2178  * that.
2179  */
2180 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2181                                        struct vmap_area **pprev,
2182                                        unsigned long align)
2183 {
2184         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2185         unsigned long addr;
2186
2187         if (*pnext)
2188                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2189         else
2190                 addr = vmalloc_end;
2191
2192         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2193                 *pnext = *pprev;
2194                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2195         }
2196
2197         return addr;
2198 }
2199
2200 /**
2201  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2202  * @offsets: array containing offset of each area
2203  * @sizes: array containing size of each area
2204  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2205  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2206  * @gfp_mask: allocation mask
2207  *
2208  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2209  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2210  *
2211  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2212  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2213  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2214  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2215  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2216  * are allocated from top.
2217  *
2218  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2219  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2220  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2221  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2222  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2223  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2224  */
2225 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2226                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2227                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2228 {
2229         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2230         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2231         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2232         struct vm_struct **vms;
2233         int area, area2, last_area, term_area;
2234         unsigned long base, start, end, last_end;
2235         bool purged = false;
2236
2237         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2238
2239         /* verify parameters and allocate data structures */
2240         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2241         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2242                 start = offsets[area];
2243                 end = start + sizes[area];
2244
2245                 /* is everything aligned properly? */
2246                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2247                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2248
2249                 /* detect the area with the highest address */
2250                 if (start > offsets[last_area])
2251                         last_area = area;
2252
2253                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2254                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2255                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2256
2257                         if (area2 == area)
2258                                 continue;
2259
2260                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2261                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2262                 }
2263         }
2264         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2265
2266         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2267                 WARN_ON(true);
2268                 return NULL;
2269         }
2270
2271         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2272         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2273         if (!vas || !vms)
2274                 goto err_free;
2275
2276         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2277                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2278                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2279                 if (!vas[area] || !vms[area])
2280                         goto err_free;
2281         }
2282 retry:
2283         spin_lock(&vmap_area_lock);
2284
2285         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2286         area = term_area = last_area;
2287         start = offsets[area];
2288         end = start + sizes[area];
2289
2290         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2291                 base = vmalloc_end - last_end;
2292                 goto found;
2293         }
2294         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2295
2296         while (true) {
2297                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2298                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2299
2300                 /*
2301                  * base might have underflowed, add last_end before
2302                  * comparing.
2303                  */
2304                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2305                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2306                         if (!purged) {
2307                                 purge_vmap_area_lazy();
2308                                 purged = true;
2309                                 goto retry;
2310                         }
2311                         goto err_free;
2312                 }
2313
2314                 /*
2315                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2316                  * right below next and then recheck.
2317                  */
2318                 if (next && next->va_start < base + end) {
2319                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2320                         term_area = area;
2321                         continue;
2322                 }
2323
2324                 /*
2325                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2326                  * base so that it's right below new next and then
2327                  * recheck.
2328                  */
2329                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2330                         next = prev;
2331                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2332                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2333                         term_area = area;
2334                         continue;
2335                 }
2336
2337                 /*
2338                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2339                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2340                  */
2341                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2342                 if (area == term_area)
2343                         break;
2344                 start = offsets[area];
2345                 end = start + sizes[area];
2346                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2347         }
2348 found:
2349         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2350         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2351                 struct vmap_area *va = vas[area];
2352
2353                 va->va_start = base + offsets[area];
2354                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2355                 __insert_vmap_area(va);
2356         }
2357
2358         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2359
2360         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2361
2362         /* insert all vm's */
2363         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2364                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2365                                   pcpu_get_vm_areas);
2366
2367         kfree(vas);
2368         return vms;
2369
2370 err_free:
2371         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2372                 if (vas)
2373                         kfree(vas[area]);
2374                 if (vms)
2375                         kfree(vms[area]);
2376         }
2377         kfree(vas);
2378         kfree(vms);
2379         return NULL;
2380 }
2381
2382 /**
2383  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2384  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2385  * @nr_vms: the number of allocated areas
2386  *
2387  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2388  */
2389 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2390 {
2391         int i;
2392
2393         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2394                 free_vm_area(vms[i]);
2395         kfree(vms);
2396 }
2397 #endif  /* CONFIG_SMP */
2398
2399 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2400 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2401         __acquires(&vmlist_lock)
2402 {
2403         loff_t n = *pos;
2404         struct vm_struct *v;
2405
2406         read_lock(&vmlist_lock);
2407         v = vmlist;
2408         while (n > 0 && v) {
2409                 n--;
2410                 v = v->next;
2411         }
2412         if (!n)
2413                 return v;
2414
2415         return NULL;
2416
2417 }
2418
2419 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2420 {
2421         struct vm_struct *v = p;
2422
2423         ++*pos;
2424         return v->next;
2425 }
2426
2427 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2428         __releases(&vmlist_lock)
2429 {
2430         read_unlock(&vmlist_lock);
2431 }
2432
2433 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2434 {
2435         if (NUMA_BUILD) {
2436                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2437
2438                 if (!counters)
2439                         return;
2440
2441                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2442
2443                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2444                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2445
2446                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2447                         if (counters[nr])
2448                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2449         }
2450 }
2451
2452 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2453 {
2454         struct vm_struct *v = p;
2455
2456         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2457                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2458
2459         if (v->caller) {
2460                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2461
2462                 seq_putc(m, ' ');
2463                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2464                 seq_puts(m, buff);
2465         }
2466
2467         if (v->nr_pages)
2468                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2469
2470         if (v->phys_addr)
2471                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2472
2473         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2474                 seq_printf(m, " ioremap");
2475
2476         if (v->flags & VM_ALLOC)
2477                 seq_printf(m, " vmalloc");
2478
2479         if (v->flags & VM_MAP)
2480                 seq_printf(m, " vmap");
2481
2482         if (v->flags & VM_USERMAP)
2483                 seq_printf(m, " user");
2484
2485         if (v->flags & VM_VPAGES)
2486                 seq_printf(m, " vpages");
2487
2488         show_numa_info(m, v);
2489         seq_putc(m, '\n');
2490         return 0;
2491 }
2492
2493 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2494         .start = s_start,
2495         .next = s_next,
2496         .stop = s_stop,
2497         .show = s_show,
2498 };
2499
2500 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2501 {
2502         unsigned int *ptr = NULL;
2503         int ret;
2504
2505         if (NUMA_BUILD) {
2506                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2507                 if (ptr == NULL)
2508                         return -ENOMEM;
2509         }
2510         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2511         if (!ret) {
2512                 struct seq_file *m = file->private_data;
2513                 m->private = ptr;
2514         } else
2515                 kfree(ptr);
2516         return ret;
2517 }
2518
2519 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2520         .open           = vmalloc_open,
2521         .read           = seq_read,
2522         .llseek         = seq_lseek,
2523         .release        = seq_release_private,
2524 };
2525
2526 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2527 {
2528         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2529         return 0;
2530 }
2531 module_init(proc_vmalloc_init);
2532 #endif
2533