idle: Remove GENERIC_IDLE_LOOP config switch
[linux-3.10.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
417                         goto found;
418
419                 first = list_entry(first->list.next,
420                                 struct vmap_area, list);
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
456 {
457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
458
459         if (free_vmap_cache) {
460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
461                         free_vmap_cache = NULL;
462                 } else {
463                         struct vmap_area *cache;
464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
467                                 /*
468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
470                                  */
471                         }
472                 }
473         }
474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
476         list_del_rcu(&va->list);
477
478         /*
479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
481          * here too, consider only end addresses which fall inside
482          * vmalloc area proper.
483          */
484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
486
487         kfree_rcu(va, rcu_head);
488 }
489
490 /*
491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
492  */
493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         spin_lock(&vmap_area_lock);
496         __free_vmap_area(va);
497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
498 }
499
500 /*
501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
502  */
503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
506 }
507
508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
509 {
510         /*
511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
514          * space after a page has been freed.
515          *
516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
518          *
519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
521          * faster).
522          */
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
524         vunmap_page_range(start, end);
525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
526 #endif
527 }
528
529 /*
530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
531  * before attempting to purge with a TLB flush.
532  *
533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
543  * becomes a problem on bigger systems.
544  */
545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
546 {
547         unsigned int log;
548
549         log = fls(num_online_cpus());
550
551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
552 }
553
554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
555
556 /* for per-CPU blocks */
557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
558
559 /*
560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
561  * immediately freed.
562  */
563 void set_iounmap_nonlazy(void)
564 {
565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
566 }
567
568 /*
569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
570  *
571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
574  * their own TLB flushing).
575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
576  *              *end = max(*end, highest purged address)
577  */
578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
579                                         int sync, int force_flush)
580 {
581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
582         LIST_HEAD(valist);
583         struct vmap_area *va;
584         struct vmap_area *n_va;
585         int nr = 0;
586
587         /*
588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
591          */
592         if (!sync && !force_flush) {
593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
594                         return;
595         } else
596                 spin_lock(&purge_lock);
597
598         if (sync)
599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
600
601         rcu_read_lock();
602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
604                         if (va->va_start < *start)
605                                 *start = va->va_start;
606                         if (va->va_end > *end)
607                                 *end = va->va_end;
608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
612                 }
613         }
614         rcu_read_unlock();
615
616         if (nr)
617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
618
619         if (nr || force_flush)
620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
621
622         if (nr) {
623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
625                         __free_vmap_area(va);
626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
627         }
628         spin_unlock(&purge_lock);
629 }
630
631 /*
632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
633  * is already purging.
634  */
635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
644  */
645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
655  * previously.
656  */
657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
658 {
659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
662                 try_purge_vmap_area_lazy();
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
667  * called for the correct range previously.
668  */
669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
670 {
671         unmap_vmap_area(va);
672         free_vmap_area_noflush(va);
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area
677  */
678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
679 {
680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
682 }
683
684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
685 {
686         struct vmap_area *va;
687
688         spin_lock(&vmap_area_lock);
689         va = __find_vmap_area(addr);
690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
691
692         return va;
693 }
694
695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
696 {
697         struct vmap_area *va;
698
699         va = find_vmap_area(addr);
700         BUG_ON(!va);
701         free_unmap_vmap_area(va);
702 }
703
704
705 /*** Per cpu kva allocator ***/
706
707 /*
708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
710  */
711 /*
712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
714  * instead (we just need a rough idea)
715  */
716 #if BITS_PER_LONG == 32
717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
718 #else
719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
720 #endif
721
722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
728 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
729                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
730                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
731                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
732
733 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
734
735 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
736
737 struct vmap_block_queue {
738         spinlock_t lock;
739         struct list_head free;
740 };
741
742 struct vmap_block {
743         spinlock_t lock;
744         struct vmap_area *va;
745         struct vmap_block_queue *vbq;
746         unsigned long free, dirty;
747         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
748         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
749         struct list_head free_list;
750         struct rcu_head rcu_head;
751         struct list_head purge;
752 };
753
754 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
755 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
756
757 /*
758  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
759  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
760  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
761  */
762 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
763 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
764
765 /*
766  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
767  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
768  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
769  * big problem.
770  */
771
772 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
773 {
774         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
775         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
776         return addr;
777 }
778
779 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
780 {
781         struct vmap_block_queue *vbq;
782         struct vmap_block *vb;
783         struct vmap_area *va;
784         unsigned long vb_idx;
785         int node, err;
786
787         node = numa_node_id();
788
789         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
790                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
791         if (unlikely(!vb))
792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
793
794         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
795                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
796                                         node, gfp_mask);
797         if (IS_ERR(va)) {
798                 kfree(vb);
799                 return ERR_CAST(va);
800         }
801
802         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
803         if (unlikely(err)) {
804                 kfree(vb);
805                 free_vmap_area(va);
806                 return ERR_PTR(err);
807         }
808
809         spin_lock_init(&vb->lock);
810         vb->va = va;
811         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
812         vb->dirty = 0;
813         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
816
817         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
818         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
819         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
820         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
821         BUG_ON(err);
822         radix_tree_preload_end();
823
824         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
825         vb->vbq = vbq;
826         spin_lock(&vbq->lock);
827         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
828         spin_unlock(&vbq->lock);
829         put_cpu_var(vmap_block_queue);
830
831         return vb;
832 }
833
834 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
835 {
836         struct vmap_block *tmp;
837         unsigned long vb_idx;
838
839         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
840         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
841         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
842         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
843         BUG_ON(tmp != vb);
844
845         free_vmap_area_noflush(vb->va);
846         kfree_rcu(vb, rcu_head);
847 }
848
849 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
850 {
851         LIST_HEAD(purge);
852         struct vmap_block *vb;
853         struct vmap_block *n_vb;
854         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
855
856         rcu_read_lock();
857         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
858
859                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
860                         continue;
861
862                 spin_lock(&vb->lock);
863                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
864                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
865                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
866                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
867                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
868                         spin_lock(&vbq->lock);
869                         list_del_rcu(&vb->free_list);
870                         spin_unlock(&vbq->lock);
871                         spin_unlock(&vb->lock);
872                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
873                 } else
874                         spin_unlock(&vb->lock);
875         }
876         rcu_read_unlock();
877
878         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
879                 list_del(&vb->purge);
880                 free_vmap_block(vb);
881         }
882 }
883
884 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
885 {
886         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903         int purge = 0;
904
905         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
906         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
907         if (WARN_ON(size == 0)) {
908                 /*
909                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
910                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
911                  * early.
912                  */
913                 return NULL;
914         }
915         order = get_order(size);
916
917 again:
918         rcu_read_lock();
919         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
920         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
921                 int i;
922
923                 spin_lock(&vb->lock);
924                 if (vb->free < 1UL << order)
925                         goto next;
926
927                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
928                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
929
930                 if (i < 0) {
931                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
932                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
933                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
934                                 purge = 1;
935                         }
936                         goto next;
937                 }
938                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
939                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
940                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
941                 vb->free -= 1UL << order;
942                 if (vb->free == 0) {
943                         spin_lock(&vbq->lock);
944                         list_del_rcu(&vb->free_list);
945                         spin_unlock(&vbq->lock);
946                 }
947                 spin_unlock(&vb->lock);
948                 break;
949 next:
950                 spin_unlock(&vb->lock);
951         }
952
953         if (purge)
954                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
955
956         put_cpu_var(vmap_block_queue);
957         rcu_read_unlock();
958
959         if (!addr) {
960                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
961                 if (IS_ERR(vb))
962                         return vb;
963                 goto again;
964         }
965
966         return (void *)addr;
967 }
968
969 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
970 {
971         unsigned long offset;
972         unsigned long vb_idx;
973         unsigned int order;
974         struct vmap_block *vb;
975
976         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
977         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
978
979         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
980
981         order = get_order(size);
982
983         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
984
985         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
986         rcu_read_lock();
987         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
988         rcu_read_unlock();
989         BUG_ON(!vb);
990
991         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
992
993         spin_lock(&vb->lock);
994         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
995
996         vb->dirty += 1UL << order;
997         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
998                 BUG_ON(vb->free);
999                 spin_unlock(&vb->lock);
1000                 free_vmap_block(vb);
1001         } else
1002                 spin_unlock(&vb->lock);
1003 }
1004
1005 /**
1006  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1007  *
1008  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1009  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1010  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1011  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1012  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1013  *
1014  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1015  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1016  * from the vmap layer.
1017  */
1018 void vm_unmap_aliases(void)
1019 {
1020         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1021         int cpu;
1022         int flush = 0;
1023
1024         if (unlikely(!vmap_initialized))
1025                 return;
1026
1027         for_each_possible_cpu(cpu) {
1028                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1029                 struct vmap_block *vb;
1030
1031                 rcu_read_lock();
1032                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1033                         int i;
1034
1035                         spin_lock(&vb->lock);
1036                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1037                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1038                                 unsigned long s, e;
1039                                 int j;
1040                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1041                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1042
1043                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1044                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1045                                 flush = 1;
1046
1047                                 if (s < start)
1048                                         start = s;
1049                                 if (e > end)
1050                                         end = e;
1051
1052                                 i = j;
1053                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1054                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1055                         }
1056                         spin_unlock(&vb->lock);
1057                 }
1058                 rcu_read_unlock();
1059         }
1060
1061         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1064
1065 /**
1066  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1067  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1068  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1069  */
1070 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1071 {
1072         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1073         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1074
1075         BUG_ON(!addr);
1076         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1077         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1078         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1079
1080         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1081         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1082
1083         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1084                 vb_free(mem, size);
1085         else
1086                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1087 }
1088 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1089
1090 /**
1091  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1092  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1093  * @count: number of pages
1094  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1095  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1096  *
1097  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1098  */
1099 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1100 {
1101         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1102         unsigned long addr;
1103         void *mem;
1104
1105         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1106                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1107                 if (IS_ERR(mem))
1108                         return NULL;
1109                 addr = (unsigned long)mem;
1110         } else {
1111                 struct vmap_area *va;
1112                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1113                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1114                 if (IS_ERR(va))
1115                         return NULL;
1116
1117                 addr = va->va_start;
1118                 mem = (void *)addr;
1119         }
1120         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1121                 vm_unmap_ram(mem, count);
1122                 return NULL;
1123         }
1124         return mem;
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1127
1128 /**
1129  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1130  * @vm: vm_struct to add
1131  *
1132  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1133  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1134  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1135  *
1136  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1137  */
1138 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1139 {
1140         struct vm_struct *tmp, **p;
1141
1142         BUG_ON(vmap_initialized);
1143         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1144                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1145                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1146                         break;
1147                 } else
1148                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1149         }
1150         vm->next = *p;
1151         *p = vm;
1152 }
1153
1154 /**
1155  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1156  * @vm: vm_struct to register
1157  * @align: requested alignment
1158  *
1159  * This function is used to register kernel vm area before
1160  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1161  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1162  * vm->addr contains the allocated address.
1163  *
1164  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1165  */
1166 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1167 {
1168         static size_t vm_init_off __initdata;
1169         unsigned long addr;
1170
1171         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1172         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1173
1174         vm->addr = (void *)addr;
1175
1176         vm_area_add_early(vm);
1177 }
1178
1179 void __init vmalloc_init(void)
1180 {
1181         struct vmap_area *va;
1182         struct vm_struct *tmp;
1183         int i;
1184
1185         for_each_possible_cpu(i) {
1186                 struct vmap_block_queue *vbq;
1187
1188                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1189                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1190                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1191         }
1192
1193         /* Import existing vmlist entries. */
1194         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1195                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1196                 va->flags = VM_VM_AREA;
1197                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1198                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1199                 va->vm = tmp;
1200                 __insert_vmap_area(va);
1201         }
1202
1203         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1204
1205         vmap_initialized = true;
1206 }
1207
1208 /**
1209  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1210  * @addr: start of the VM area to map
1211  * @size: size of the VM area to map
1212  * @prot: page protection flags to use
1213  * @pages: pages to map
1214  *
1215  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1216  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1217  * friends.
1218  *
1219  * NOTE:
1220  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1221  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1222  * before calling this function.
1223  *
1224  * RETURNS:
1225  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1226  */
1227 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1228                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1229 {
1230         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1235  * @addr: start of the VM area to unmap
1236  * @size: size of the VM area to unmap
1237  *
1238  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1239  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1240  * friends.
1241  *
1242  * NOTE:
1243  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1244  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1245  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1246  */
1247 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1248 {
1249         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1252
1253 /**
1254  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1255  * @addr: start of the VM area to unmap
1256  * @size: size of the VM area to unmap
1257  *
1258  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1259  * the unmapping and tlb after.
1260  */
1261 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1262 {
1263         unsigned long end = addr + size;
1264
1265         flush_cache_vunmap(addr, end);
1266         vunmap_page_range(addr, end);
1267         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1268 }
1269
1270 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1271 {
1272         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1273         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1274         int err;
1275
1276         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1277         if (err > 0) {
1278                 *pages += err;
1279                 err = 0;
1280         }
1281
1282         return err;
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1285
1286 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1287 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1288 struct vm_struct *vmlist;
1289
1290 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1291                               unsigned long flags, const void *caller)
1292 {
1293         vm->flags = flags;
1294         vm->addr = (void *)va->va_start;
1295         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1296         vm->caller = caller;
1297         va->vm = vm;
1298         va->flags |= VM_VM_AREA;
1299 }
1300
1301 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1302 {
1303         struct vm_struct *tmp, **p;
1304
1305         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1306         write_lock(&vmlist_lock);
1307         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1308                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1309                         break;
1310         }
1311         vm->next = *p;
1312         *p = vm;
1313         write_unlock(&vmlist_lock);
1314 }
1315
1316 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1317                               unsigned long flags, const void *caller)
1318 {
1319         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1320         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1321 }
1322
1323 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1324                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1325                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1326 {
1327         struct vmap_area *va;
1328         struct vm_struct *area;
1329
1330         BUG_ON(in_interrupt());
1331         if (flags & VM_IOREMAP) {
1332                 int bit = fls(size);
1333
1334                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1335                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1336                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1337                         bit = PAGE_SHIFT;
1338
1339                 align = 1ul << bit;
1340         }
1341
1342         size = PAGE_ALIGN(size);
1343         if (unlikely(!size))
1344                 return NULL;
1345
1346         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1347         if (unlikely(!area))
1348                 return NULL;
1349
1350         /*
1351          * We always allocate a guard page.
1352          */
1353         size += PAGE_SIZE;
1354
1355         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1356         if (IS_ERR(va)) {
1357                 kfree(area);
1358                 return NULL;
1359         }
1360
1361         /*
1362          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1363          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1364          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1365          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1366          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1367          */
1368         if (flags & VM_UNLIST)
1369                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1370         else
1371                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1372
1373         return area;
1374 }
1375
1376 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1377                                 unsigned long start, unsigned long end)
1378 {
1379         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1380                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1381 }
1382 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1383
1384 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1385                                        unsigned long start, unsigned long end,
1386                                        const void *caller)
1387 {
1388         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1389                                   GFP_KERNEL, caller);
1390 }
1391
1392 /**
1393  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1394  *      @size:          size of the area
1395  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1396  *
1397  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1398  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1399  *      on success or %NULL on failure.
1400  */
1401 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1402 {
1403         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1404                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1405                                   __builtin_return_address(0));
1406 }
1407
1408 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1409                                 const void *caller)
1410 {
1411         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1412                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1413 }
1414
1415 /**
1416  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1417  *      @addr:          base address
1418  *
1419  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1420  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1421  *      pointer valid.
1422  */
1423 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1424 {
1425         struct vmap_area *va;
1426
1427         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1428         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1429                 return va->vm;
1430
1431         return NULL;
1432 }
1433
1434 /**
1435  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1436  *      @addr:          base address
1437  *
1438  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1439  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1440  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1441  */
1442 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1443 {
1444         struct vmap_area *va;
1445
1446         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1447         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1448                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1449
1450                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1451                         struct vm_struct *tmp, **p;
1452                         /*
1453                          * remove from list and disallow access to
1454                          * this vm_struct before unmap. (address range
1455                          * confliction is maintained by vmap.)
1456                          */
1457                         write_lock(&vmlist_lock);
1458                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1459                                 ;
1460                         *p = tmp->next;
1461                         write_unlock(&vmlist_lock);
1462                 }
1463
1464                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1465                 free_unmap_vmap_area(va);
1466                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1467
1468                 return vm;
1469         }
1470         return NULL;
1471 }
1472
1473 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1474 {
1475         struct vm_struct *area;
1476
1477         if (!addr)
1478                 return;
1479
1480         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1481                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1482                 return;
1483         }
1484
1485         area = remove_vm_area(addr);
1486         if (unlikely(!area)) {
1487                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1488                                 addr);
1489                 return;
1490         }
1491
1492         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1493         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1494
1495         if (deallocate_pages) {
1496                 int i;
1497
1498                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1499                         struct page *page = area->pages[i];
1500
1501                         BUG_ON(!page);
1502                         __free_page(page);
1503                 }
1504
1505                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1506                         vfree(area->pages);
1507                 else
1508                         kfree(area->pages);
1509         }
1510
1511         kfree(area);
1512         return;
1513 }
1514
1515 /**
1516  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1517  *      @addr:          memory base address
1518  *
1519  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1520  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1521  *      NULL, no operation is performed.
1522  *
1523  *      Must not be called in interrupt context.
1524  */
1525 void vfree(const void *addr)
1526 {
1527         BUG_ON(in_interrupt());
1528
1529         kmemleak_free(addr);
1530
1531         __vunmap(addr, 1);
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1534
1535 /**
1536  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1537  *      @addr:          memory base address
1538  *
1539  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1540  *      which was created from the page array passed to vmap().
1541  *
1542  *      Must not be called in interrupt context.
1543  */
1544 void vunmap(const void *addr)
1545 {
1546         BUG_ON(in_interrupt());
1547         might_sleep();
1548         __vunmap(addr, 0);
1549 }
1550 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1551
1552 /**
1553  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1554  *      @pages:         array of page pointers
1555  *      @count:         number of pages to map
1556  *      @flags:         vm_area->flags
1557  *      @prot:          page protection for the mapping
1558  *
1559  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1560  *      space.
1561  */
1562 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1563                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1564 {
1565         struct vm_struct *area;
1566
1567         might_sleep();
1568
1569         if (count > totalram_pages)
1570                 return NULL;
1571
1572         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1573                                         __builtin_return_address(0));
1574         if (!area)
1575                 return NULL;
1576
1577         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1578                 vunmap(area->addr);
1579                 return NULL;
1580         }
1581
1582         return area->addr;
1583 }
1584 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1585
1586 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1587                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1588                             int node, const void *caller);
1589 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1590                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1591 {
1592         const int order = 0;
1593         struct page **pages;
1594         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1595         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1596
1597         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1598         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1599
1600         area->nr_pages = nr_pages;
1601         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1602         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1603                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1604                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1605                 area->flags |= VM_VPAGES;
1606         } else {
1607                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1608         }
1609         area->pages = pages;
1610         area->caller = caller;
1611         if (!area->pages) {
1612                 remove_vm_area(area->addr);
1613                 kfree(area);
1614                 return NULL;
1615         }
1616
1617         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1618                 struct page *page;
1619                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1620
1621                 if (node < 0)
1622                         page = alloc_page(tmp_mask);
1623                 else
1624                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1625
1626                 if (unlikely(!page)) {
1627                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1628                         area->nr_pages = i;
1629                         goto fail;
1630                 }
1631                 area->pages[i] = page;
1632         }
1633
1634         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1635                 goto fail;
1636         return area->addr;
1637
1638 fail:
1639         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1640                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1641                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1642         vfree(area->addr);
1643         return NULL;
1644 }
1645
1646 /**
1647  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1648  *      @size:          allocation size
1649  *      @align:         desired alignment
1650  *      @start:         vm area range start
1651  *      @end:           vm area range end
1652  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1653  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1654  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1655  *      @caller:        caller's return address
1656  *
1657  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1658  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1659  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1660  */
1661 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1662                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1663                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1664 {
1665         struct vm_struct *area;
1666         void *addr;
1667         unsigned long real_size = size;
1668
1669         size = PAGE_ALIGN(size);
1670         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1671                 goto fail;
1672
1673         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1674                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1675         if (!area)
1676                 goto fail;
1677
1678         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1679         if (!addr)
1680                 return NULL;
1681
1682         /*
1683          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1684          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1685          */
1686         insert_vmalloc_vmlist(area);
1687
1688         /*
1689          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1690          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1691          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1692          */
1693         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1694
1695         return addr;
1696
1697 fail:
1698         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1699                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1700                           real_size);
1701         return NULL;
1702 }
1703
1704 /**
1705  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1706  *      @size:          allocation size
1707  *      @align:         desired alignment
1708  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1709  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1710  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1711  *      @caller:        caller's return address
1712  *
1713  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1714  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1715  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1716  */
1717 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1718                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1719                             int node, const void *caller)
1720 {
1721         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1722                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1723 }
1724
1725 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1726 {
1727         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1728                                 __builtin_return_address(0));
1729 }
1730 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1731
1732 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1733                                         int node, gfp_t flags)
1734 {
1735         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1736                                         node, __builtin_return_address(0));
1737 }
1738
1739 /**
1740  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1741  *      @size:          allocation size
1742  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1743  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1744  *
1745  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1746  *      use __vmalloc() instead.
1747  */
1748 void *vmalloc(unsigned long size)
1749 {
1750         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1751                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1752 }
1753 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1754
1755 /**
1756  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1757  *      @size:  allocation size
1758  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1759  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1760  *      The memory allocated is set to zero.
1761  *
1762  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1763  *      use __vmalloc() instead.
1764  */
1765 void *vzalloc(unsigned long size)
1766 {
1767         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1768                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1769 }
1770 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1771
1772 /**
1773  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1774  * @size: allocation size
1775  *
1776  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1777  * without leaking data.
1778  */
1779 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1780 {
1781         struct vm_struct *area;
1782         void *ret;
1783
1784         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1785                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1786                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1787                              __builtin_return_address(0));
1788         if (ret) {
1789                 area = find_vm_area(ret);
1790                 area->flags |= VM_USERMAP;
1791         }
1792         return ret;
1793 }
1794 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1795
1796 /**
1797  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1798  *      @size:          allocation size
1799  *      @node:          numa node
1800  *
1801  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1802  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1803  *
1804  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1805  *      use __vmalloc() instead.
1806  */
1807 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1808 {
1809         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1810                                         node, __builtin_return_address(0));
1811 }
1812 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1813
1814 /**
1815  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1816  * @size:       allocation size
1817  * @node:       numa node
1818  *
1819  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1820  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1821  * The memory allocated is set to zero.
1822  *
1823  * For tight control over page level allocator and protection flags
1824  * use __vmalloc_node() instead.
1825  */
1826 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1827 {
1828         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1829                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1830 }
1831 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1832
1833 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1834 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1835 #endif
1836
1837 /**
1838  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1839  *      @size:          allocation size
1840  *
1841  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1842  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1843  *      executable kernel virtual space.
1844  *
1845  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1846  *      use __vmalloc() instead.
1847  */
1848
1849 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1850 {
1851         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1852                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1853 }
1854
1855 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1856 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1857 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1858 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1859 #else
1860 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1861 #endif
1862
1863 /**
1864  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1865  *      @size:          allocation size
1866  *
1867  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1868  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1869  */
1870 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1871 {
1872         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1873                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1874 }
1875 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1876
1877 /**
1878  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1879  *      @size:          allocation size
1880  *
1881  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1882  * mapped to userspace without leaking data.
1883  */
1884 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1885 {
1886         struct vm_struct *area;
1887         void *ret;
1888
1889         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1890                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1891         if (ret) {
1892                 area = find_vm_area(ret);
1893                 area->flags |= VM_USERMAP;
1894         }
1895         return ret;
1896 }
1897 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1898
1899 /*
1900  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1901  * If the page is not present, fill zero.
1902  */
1903
1904 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1905 {
1906         struct page *p;
1907         int copied = 0;
1908
1909         while (count) {
1910                 unsigned long offset, length;
1911
1912                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1913                 length = PAGE_SIZE - offset;
1914                 if (length > count)
1915                         length = count;
1916                 p = vmalloc_to_page(addr);
1917                 /*
1918                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1919                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1920                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1921                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1922                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1923                  */
1924                 if (p) {
1925                         /*
1926                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1927                          * function description)
1928                          */
1929                         void *map = kmap_atomic(p);
1930                         memcpy(buf, map + offset, length);
1931                         kunmap_atomic(map);
1932                 } else
1933                         memset(buf, 0, length);
1934
1935                 addr += length;
1936                 buf += length;
1937                 copied += length;
1938                 count -= length;
1939         }
1940         return copied;
1941 }
1942
1943 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1944 {
1945         struct page *p;
1946         int copied = 0;
1947
1948         while (count) {
1949                 unsigned long offset, length;
1950
1951                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1952                 length = PAGE_SIZE - offset;
1953                 if (length > count)
1954                         length = count;
1955                 p = vmalloc_to_page(addr);
1956                 /*
1957                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1958                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1959                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1960                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1961                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1962                  */
1963                 if (p) {
1964                         /*
1965                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1966                          * function description)
1967                          */
1968                         void *map = kmap_atomic(p);
1969                         memcpy(map + offset, buf, length);
1970                         kunmap_atomic(map);
1971                 }
1972                 addr += length;
1973                 buf += length;
1974                 copied += length;
1975                 count -= length;
1976         }
1977         return copied;
1978 }
1979
1980 /**
1981  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1982  *      @buf:           buffer for reading data
1983  *      @addr:          vm address.
1984  *      @count:         number of bytes to be read.
1985  *
1986  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1987  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1988  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1989  *
1990  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1991  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1992  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1993  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1994  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1995  *
1996  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1997  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1998  *
1999  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2000  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2001  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2002  *      any informaion, as /dev/kmem.
2003  *
2004  */
2005
2006 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2007 {
2008         struct vm_struct *tmp;
2009         char *vaddr, *buf_start = buf;
2010         unsigned long buflen = count;
2011         unsigned long n;
2012
2013         /* Don't allow overflow */
2014         if ((unsigned long) addr + count < count)
2015                 count = -(unsigned long) addr;
2016
2017         read_lock(&vmlist_lock);
2018         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2019                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2020                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2021                         continue;
2022                 while (addr < vaddr) {
2023                         if (count == 0)
2024                                 goto finished;
2025                         *buf = '\0';
2026                         buf++;
2027                         addr++;
2028                         count--;
2029                 }
2030                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2031                 if (n > count)
2032                         n = count;
2033                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2034                         aligned_vread(buf, addr, n);
2035                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2036                         memset(buf, 0, n);
2037                 buf += n;
2038                 addr += n;
2039                 count -= n;
2040         }
2041 finished:
2042         read_unlock(&vmlist_lock);
2043
2044         if (buf == buf_start)
2045                 return 0;
2046         /* zero-fill memory holes */
2047         if (buf != buf_start + buflen)
2048                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2049
2050         return buflen;
2051 }
2052
2053 /**
2054  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2055  *      @buf:           buffer for source data
2056  *      @addr:          vm address.
2057  *      @count:         number of bytes to be read.
2058  *
2059  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2060  *      (same number to @count).
2061  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2062  *      vmalloc area, returns 0.
2063  *
2064  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2065  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2066  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2067  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2068  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2069  *
2070  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2071  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2072  *
2073  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2074  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2075  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2076  *      any informaion, as /dev/kmem.
2077  */
2078
2079 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2080 {
2081         struct vm_struct *tmp;
2082         char *vaddr;
2083         unsigned long n, buflen;
2084         int copied = 0;
2085
2086         /* Don't allow overflow */
2087         if ((unsigned long) addr + count < count)
2088                 count = -(unsigned long) addr;
2089         buflen = count;
2090
2091         read_lock(&vmlist_lock);
2092         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2093                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2094                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2095                         continue;
2096                 while (addr < vaddr) {
2097                         if (count == 0)
2098                                 goto finished;
2099                         buf++;
2100                         addr++;
2101                         count--;
2102                 }
2103                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2104                 if (n > count)
2105                         n = count;
2106                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2107                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2108                         copied++;
2109                 }
2110                 buf += n;
2111                 addr += n;
2112                 count -= n;
2113         }
2114 finished:
2115         read_unlock(&vmlist_lock);
2116         if (!copied)
2117                 return 0;
2118         return buflen;
2119 }
2120
2121 /**
2122  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2123  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2124  *      @addr:          vmalloc memory
2125  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2126  *
2127  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2128  *
2129  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2130  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2131  *      that criteria isn't met.
2132  *
2133  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2134  */
2135 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2136                                                 unsigned long pgoff)
2137 {
2138         struct vm_struct *area;
2139         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2140         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2141
2142         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2143                 return -EINVAL;
2144
2145         area = find_vm_area(addr);
2146         if (!area)
2147                 return -EINVAL;
2148
2149         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2153                 return -EINVAL;
2154
2155         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2156         do {
2157                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2158                 int ret;
2159
2160                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2161                 if (ret)
2162                         return ret;
2163
2164                 uaddr += PAGE_SIZE;
2165                 addr += PAGE_SIZE;
2166                 usize -= PAGE_SIZE;
2167         } while (usize > 0);
2168
2169         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2170
2171         return 0;
2172 }
2173 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2174
2175 /*
2176  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2177  * have one.
2178  */
2179 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2180 {
2181 }
2182
2183
2184 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2185 {
2186         pte_t ***p = data;
2187
2188         if (p) {
2189                 *(*p) = pte;
2190                 (*p)++;
2191         }
2192         return 0;
2193 }
2194
2195 /**
2196  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2197  *      @size:          size of the area
2198  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2199  *
2200  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2201  *
2202  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2203  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2204  *      are created.
2205  *
2206  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2207  *      allocated for the VM area are returned.
2208  */
2209 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2210 {
2211         struct vm_struct *area;
2212
2213         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2214                                 __builtin_return_address(0));
2215         if (area == NULL)
2216                 return NULL;
2217
2218         /*
2219          * This ensures that page tables are constructed for this region
2220          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2221          */
2222         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2223                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2224                 free_vm_area(area);
2225                 return NULL;
2226         }
2227
2228         return area;
2229 }
2230 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2231
2232 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2233 {
2234         struct vm_struct *ret;
2235         ret = remove_vm_area(area->addr);
2236         BUG_ON(ret != area);
2237         kfree(area);
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2240
2241 #ifdef CONFIG_SMP
2242 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2243 {
2244         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2245 }
2246
2247 /**
2248  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2249  * @end: target address
2250  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2251  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2252  *
2253  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2254  *          %false if no vmap_area exists
2255  *
2256  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2257  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2258  */
2259 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2260                                struct vmap_area **pnext,
2261                                struct vmap_area **pprev)
2262 {
2263         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2264         struct vmap_area *va = NULL;
2265
2266         while (n) {
2267                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2268                 if (end < va->va_end)
2269                         n = n->rb_left;
2270                 else if (end > va->va_end)
2271                         n = n->rb_right;
2272                 else
2273                         break;
2274         }
2275
2276         if (!va)
2277                 return false;
2278
2279         if (va->va_end > end) {
2280                 *pnext = va;
2281                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2282         } else {
2283                 *pprev = va;
2284                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2285         }
2286         return true;
2287 }
2288
2289 /**
2290  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2291  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2292  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2293  * @align: alignment
2294  *
2295  * Returns: determined end address
2296  *
2297  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2298  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2299  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2300  *
2301  * Please note that the address returned by this function may fall
2302  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2303  * that.
2304  */
2305 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2306                                        struct vmap_area **pprev,
2307                                        unsigned long align)
2308 {
2309         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2310         unsigned long addr;
2311
2312         if (*pnext)
2313                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2314         else
2315                 addr = vmalloc_end;
2316
2317         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2318                 *pnext = *pprev;
2319                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2320         }
2321
2322         return addr;
2323 }
2324
2325 /**
2326  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2327  * @offsets: array containing offset of each area
2328  * @sizes: array containing size of each area
2329  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2330  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2331  *
2332  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2333  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2334  *
2335  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2336  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2337  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2338  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2339  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2340  * areas are allocated from top.
2341  *
2342  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2343  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2344  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2345  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2346  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2347  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2348  */
2349 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2350                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2351                                      size_t align)
2352 {
2353         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2354         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2355         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2356         struct vm_struct **vms;
2357         int area, area2, last_area, term_area;
2358         unsigned long base, start, end, last_end;
2359         bool purged = false;
2360
2361         /* verify parameters and allocate data structures */
2362         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2363         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2364                 start = offsets[area];
2365                 end = start + sizes[area];
2366
2367                 /* is everything aligned properly? */
2368                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2369                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2370
2371                 /* detect the area with the highest address */
2372                 if (start > offsets[last_area])
2373                         last_area = area;
2374
2375                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2376                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2377                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2378
2379                         if (area2 == area)
2380                                 continue;
2381
2382                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2383                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2384                 }
2385         }
2386         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2387
2388         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2389                 WARN_ON(true);
2390                 return NULL;
2391         }
2392
2393         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2394         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2395         if (!vas || !vms)
2396                 goto err_free2;
2397
2398         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2399                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2400                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2401                 if (!vas[area] || !vms[area])
2402                         goto err_free;
2403         }
2404 retry:
2405         spin_lock(&vmap_area_lock);
2406
2407         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2408         area = term_area = last_area;
2409         start = offsets[area];
2410         end = start + sizes[area];
2411
2412         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2413                 base = vmalloc_end - last_end;
2414                 goto found;
2415         }
2416         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2417
2418         while (true) {
2419                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2420                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2421
2422                 /*
2423                  * base might have underflowed, add last_end before
2424                  * comparing.
2425                  */
2426                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2427                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2428                         if (!purged) {
2429                                 purge_vmap_area_lazy();
2430                                 purged = true;
2431                                 goto retry;
2432                         }
2433                         goto err_free;
2434                 }
2435
2436                 /*
2437                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2438                  * right below next and then recheck.
2439                  */
2440                 if (next && next->va_start < base + end) {
2441                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2442                         term_area = area;
2443                         continue;
2444                 }
2445
2446                 /*
2447                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2448                  * base so that it's right below new next and then
2449                  * recheck.
2450                  */
2451                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2452                         next = prev;
2453                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2454                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2455                         term_area = area;
2456                         continue;
2457                 }
2458
2459                 /*
2460                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2461                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2462                  */
2463                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2464                 if (area == term_area)
2465                         break;
2466                 start = offsets[area];
2467                 end = start + sizes[area];
2468                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2469         }
2470 found:
2471         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2472         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2473                 struct vmap_area *va = vas[area];
2474
2475                 va->va_start = base + offsets[area];
2476                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2477                 __insert_vmap_area(va);
2478         }
2479
2480         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2481
2482         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2483
2484         /* insert all vm's */
2485         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2486                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2487                                   pcpu_get_vm_areas);
2488
2489         kfree(vas);
2490         return vms;
2491
2492 err_free:
2493         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2494                 kfree(vas[area]);
2495                 kfree(vms[area]);
2496         }
2497 err_free2:
2498         kfree(vas);
2499         kfree(vms);
2500         return NULL;
2501 }
2502
2503 /**
2504  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2505  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2506  * @nr_vms: the number of allocated areas
2507  *
2508  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2509  */
2510 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2511 {
2512         int i;
2513
2514         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2515                 free_vm_area(vms[i]);
2516         kfree(vms);
2517 }
2518 #endif  /* CONFIG_SMP */
2519
2520 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2521 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2522         __acquires(&vmlist_lock)
2523 {
2524         loff_t n = *pos;
2525         struct vm_struct *v;
2526
2527         read_lock(&vmlist_lock);
2528         v = vmlist;
2529         while (n > 0 && v) {
2530                 n--;
2531                 v = v->next;
2532         }
2533         if (!n)
2534                 return v;
2535
2536         return NULL;
2537
2538 }
2539
2540 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2541 {
2542         struct vm_struct *v = p;
2543
2544         ++*pos;
2545         return v->next;
2546 }
2547
2548 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2549         __releases(&vmlist_lock)
2550 {
2551         read_unlock(&vmlist_lock);
2552 }
2553
2554 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2555 {
2556         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2557                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2558
2559                 if (!counters)
2560                         return;
2561
2562                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2563
2564                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2565                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2566
2567                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2568                         if (counters[nr])
2569                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2570         }
2571 }
2572
2573 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2574 {
2575         struct vm_struct *v = p;
2576
2577         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2578                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2579
2580         if (v->caller)
2581                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2582
2583         if (v->nr_pages)
2584                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2585
2586         if (v->phys_addr)
2587                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2588
2589         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2590                 seq_printf(m, " ioremap");
2591
2592         if (v->flags & VM_ALLOC)
2593                 seq_printf(m, " vmalloc");
2594
2595         if (v->flags & VM_MAP)
2596                 seq_printf(m, " vmap");
2597
2598         if (v->flags & VM_USERMAP)
2599                 seq_printf(m, " user");
2600
2601         if (v->flags & VM_VPAGES)
2602                 seq_printf(m, " vpages");
2603
2604         show_numa_info(m, v);
2605         seq_putc(m, '\n');
2606         return 0;
2607 }
2608
2609 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2610         .start = s_start,
2611         .next = s_next,
2612         .stop = s_stop,
2613         .show = s_show,
2614 };
2615
2616 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2617 {
2618         unsigned int *ptr = NULL;
2619         int ret;
2620
2621         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2622                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2623                 if (ptr == NULL)
2624                         return -ENOMEM;
2625         }
2626         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2627         if (!ret) {
2628                 struct seq_file *m = file->private_data;
2629                 m->private = ptr;
2630         } else
2631                 kfree(ptr);
2632         return ret;
2633 }
2634
2635 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2636         .open           = vmalloc_open,
2637         .read           = seq_read,
2638         .llseek         = seq_lseek,
2639         .release        = seq_release_private,
2640 };
2641
2642 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2643 {
2644         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2645         return 0;
2646 }
2647 module_init(proc_vmalloc_init);
2648 #endif
2649