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