151da8ac53fa474949818dd0c17ba39911938179
[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 /* Export for kexec only */
265 LIST_HEAD(vmap_area_list);
266 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
267
268 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
269 static struct rb_node *free_vmap_cache;
270 static unsigned long cached_hole_size;
271 static unsigned long cached_vstart;
272 static unsigned long cached_align;
273
274 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
275
276 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
277 {
278         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
279
280         while (n) {
281                 struct vmap_area *va;
282
283                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
284                 if (addr < va->va_start)
285                         n = n->rb_left;
286                 else if (addr > va->va_start)
287                         n = n->rb_right;
288                 else
289                         return va;
290         }
291
292         return NULL;
293 }
294
295 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
296 {
297         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
298         struct rb_node *parent = NULL;
299         struct rb_node *tmp;
300
301         while (*p) {
302                 struct vmap_area *tmp_va;
303
304                 parent = *p;
305                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
306                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
307                         p = &(*p)->rb_left;
308                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
309                         p = &(*p)->rb_right;
310                 else
311                         BUG();
312         }
313
314         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
315         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
316
317         /* address-sort this list */
318         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
319         if (tmp) {
320                 struct vmap_area *prev;
321                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
322                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
323         } else
324                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
325 }
326
327 static void purge_vmap_area_lazy(void);
328
329 /*
330  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
331  * vstart and vend.
332  */
333 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
334                                 unsigned long align,
335                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
336                                 int node, gfp_t gfp_mask)
337 {
338         struct vmap_area *va;
339         struct rb_node *n;
340         unsigned long addr;
341         int purged = 0;
342         struct vmap_area *first;
343
344         BUG_ON(!size);
345         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
346         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
347
348         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
349                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
350         if (unlikely(!va))
351                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
352
353 retry:
354         spin_lock(&vmap_area_lock);
355         /*
356          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
357          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
358          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
359          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
360          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
361          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
362          * without updating cached_hole_size or cached_align.
363          */
364         if (!free_vmap_cache ||
365                         size < cached_hole_size ||
366                         vstart < cached_vstart ||
367                         align < cached_align) {
368 nocache:
369                 cached_hole_size = 0;
370                 free_vmap_cache = NULL;
371         }
372         /* record if we encounter less permissive parameters */
373         cached_vstart = vstart;
374         cached_align = align;
375
376         /* find starting point for our search */
377         if (free_vmap_cache) {
378                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
379                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
380                 if (addr < vstart)
381                         goto nocache;
382                 if (addr + size - 1 < addr)
383                         goto overflow;
384
385         } else {
386                 addr = ALIGN(vstart, align);
387                 if (addr + size - 1 < addr)
388                         goto overflow;
389
390                 n = vmap_area_root.rb_node;
391                 first = NULL;
392
393                 while (n) {
394                         struct vmap_area *tmp;
395                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
396                         if (tmp->va_end >= addr) {
397                                 first = tmp;
398                                 if (tmp->va_start <= addr)
399                                         break;
400                                 n = n->rb_left;
401                         } else
402                                 n = n->rb_right;
403                 }
404
405                 if (!first)
406                         goto found;
407         }
408
409         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
410         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
411                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
412                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
413                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
414                 if (addr + size - 1 < addr)
415                         goto overflow;
416
417                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
418                         goto found;
419
420                 first = list_entry(first->list.next,
421                                 struct vmap_area, list);
422         }
423
424 found:
425         if (addr + size > vend)
426                 goto overflow;
427
428         va->va_start = addr;
429         va->va_end = addr + size;
430         va->flags = 0;
431         __insert_vmap_area(va);
432         free_vmap_cache = &va->rb_node;
433         spin_unlock(&vmap_area_lock);
434
435         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
436         BUG_ON(va->va_start < vstart);
437         BUG_ON(va->va_end > vend);
438
439         return va;
440
441 overflow:
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443         if (!purged) {
444                 purge_vmap_area_lazy();
445                 purged = 1;
446                 goto retry;
447         }
448         if (printk_ratelimit())
449                 printk(KERN_WARNING
450                         "vmap allocation for size %lu failed: "
451                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
452         kfree(va);
453         return ERR_PTR(-EBUSY);
454 }
455
456 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
457 {
458         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
459
460         if (free_vmap_cache) {
461                 if (va->va_end < cached_vstart) {
462                         free_vmap_cache = NULL;
463                 } else {
464                         struct vmap_area *cache;
465                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
466                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
467                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
468                                 /*
469                                  * We don't try to update cached_hole_size or
470                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
471                                  */
472                         }
473                 }
474         }
475         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
476         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
477         list_del_rcu(&va->list);
478
479         /*
480          * Track the highest possible candidate for pcpu area
481          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
482          * here too, consider only end addresses which fall inside
483          * vmalloc area proper.
484          */
485         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
486                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
487
488         kfree_rcu(va, rcu_head);
489 }
490
491 /*
492  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
493  */
494 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
495 {
496         spin_lock(&vmap_area_lock);
497         __free_vmap_area(va);
498         spin_unlock(&vmap_area_lock);
499 }
500
501 /*
502  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
503  */
504 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
505 {
506         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
507 }
508
509 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
510 {
511         /*
512          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
513          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
514          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
515          * space after a page has been freed.
516          *
517          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
518          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
519          *
520          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
521          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
522          * faster).
523          */
524 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
525         vunmap_page_range(start, end);
526         flush_tlb_kernel_range(start, end);
527 #endif
528 }
529
530 /*
531  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
532  * before attempting to purge with a TLB flush.
533  *
534  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
535  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
536  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
537  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
538  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
539  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
540  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
541  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
542  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
543  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
544  * becomes a problem on bigger systems.
545  */
546 static unsigned long lazy_max_pages(void)
547 {
548         unsigned int log;
549
550         log = fls(num_online_cpus());
551
552         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
553 }
554
555 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
556
557 /* for per-CPU blocks */
558 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
559
560 /*
561  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
562  * immediately freed.
563  */
564 void set_iounmap_nonlazy(void)
565 {
566         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
567 }
568
569 /*
570  * Purges all lazily-freed vmap areas.
571  *
572  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
573  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
574  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
575  * their own TLB flushing).
576  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
577  *              *end = max(*end, highest purged address)
578  */
579 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
580                                         int sync, int force_flush)
581 {
582         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
583         LIST_HEAD(valist);
584         struct vmap_area *va;
585         struct vmap_area *n_va;
586         int nr = 0;
587
588         /*
589          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
590          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
591          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
592          */
593         if (!sync && !force_flush) {
594                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
595                         return;
596         } else
597                 spin_lock(&purge_lock);
598
599         if (sync)
600                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
601
602         rcu_read_lock();
603         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
604                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
605                         if (va->va_start < *start)
606                                 *start = va->va_start;
607                         if (va->va_end > *end)
608                                 *end = va->va_end;
609                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
610                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
611                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
612                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
613                 }
614         }
615         rcu_read_unlock();
616
617         if (nr)
618                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
619
620         if (nr || force_flush)
621                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
622
623         if (nr) {
624                 spin_lock(&vmap_area_lock);
625                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
626                         __free_vmap_area(va);
627                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
628         }
629         spin_unlock(&purge_lock);
630 }
631
632 /*
633  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
634  * is already purging.
635  */
636 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
637 {
638         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
639
640         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
641 }
642
643 /*
644  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
645  */
646 static void purge_vmap_area_lazy(void)
647 {
648         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
649
650         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
651 }
652
653 /*
654  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
655  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
656  * previously.
657  */
658 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
659 {
660         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
661         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
662         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
663                 try_purge_vmap_area_lazy();
664 }
665
666 /*
667  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
668  * called for the correct range previously.
669  */
670 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
671 {
672         unmap_vmap_area(va);
673         free_vmap_area_noflush(va);
674 }
675
676 /*
677  * Free and unmap a vmap area
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
680 {
681         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
682         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
686 {
687         struct vmap_area *va;
688
689         spin_lock(&vmap_area_lock);
690         va = __find_vmap_area(addr);
691         spin_unlock(&vmap_area_lock);
692
693         return va;
694 }
695
696 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
697 {
698         struct vmap_area *va;
699
700         va = find_vmap_area(addr);
701         BUG_ON(!va);
702         free_unmap_vmap_area(va);
703 }
704
705
706 /*** Per cpu kva allocator ***/
707
708 /*
709  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
710  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
711  */
712 /*
713  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
714  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
715  * instead (we just need a rough idea)
716  */
717 #if BITS_PER_LONG == 32
718 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
719 #else
720 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
721 #endif
722
723 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
724 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
726 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
727 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
728 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
729 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
730                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
731                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
732                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
733
734 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
735
736 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
737
738 struct vmap_block_queue {
739         spinlock_t lock;
740         struct list_head free;
741 };
742
743 struct vmap_block {
744         spinlock_t lock;
745         struct vmap_area *va;
746         struct vmap_block_queue *vbq;
747         unsigned long free, dirty;
748         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
749         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
750         struct list_head free_list;
751         struct rcu_head rcu_head;
752         struct list_head purge;
753 };
754
755 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
756 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
757
758 /*
759  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
760  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
761  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
762  */
763 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
764 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
765
766 /*
767  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
768  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
769  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
770  * big problem.
771  */
772
773 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
774 {
775         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
776         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
777         return addr;
778 }
779
780 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
781 {
782         struct vmap_block_queue *vbq;
783         struct vmap_block *vb;
784         struct vmap_area *va;
785         unsigned long vb_idx;
786         int node, err;
787
788         node = numa_node_id();
789
790         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
791                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
792         if (unlikely(!vb))
793                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
794
795         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
796                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
797                                         node, gfp_mask);
798         if (IS_ERR(va)) {
799                 kfree(vb);
800                 return ERR_CAST(va);
801         }
802
803         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
804         if (unlikely(err)) {
805                 kfree(vb);
806                 free_vmap_area(va);
807                 return ERR_PTR(err);
808         }
809
810         spin_lock_init(&vb->lock);
811         vb->va = va;
812         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
813         vb->dirty = 0;
814         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
816         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
817
818         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
819         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
820         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
821         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
822         BUG_ON(err);
823         radix_tree_preload_end();
824
825         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
826         vb->vbq = vbq;
827         spin_lock(&vbq->lock);
828         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
829         spin_unlock(&vbq->lock);
830         put_cpu_var(vmap_block_queue);
831
832         return vb;
833 }
834
835 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
836 {
837         struct vmap_block *tmp;
838         unsigned long vb_idx;
839
840         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
841         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
842         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
843         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
844         BUG_ON(tmp != vb);
845
846         free_vmap_area_noflush(vb->va);
847         kfree_rcu(vb, rcu_head);
848 }
849
850 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
851 {
852         LIST_HEAD(purge);
853         struct vmap_block *vb;
854         struct vmap_block *n_vb;
855         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
856
857         rcu_read_lock();
858         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
859
860                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
861                         continue;
862
863                 spin_lock(&vb->lock);
864                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
865                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
866                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
867                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
868                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
869                         spin_lock(&vbq->lock);
870                         list_del_rcu(&vb->free_list);
871                         spin_unlock(&vbq->lock);
872                         spin_unlock(&vb->lock);
873                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
874                 } else
875                         spin_unlock(&vb->lock);
876         }
877         rcu_read_unlock();
878
879         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
880                 list_del(&vb->purge);
881                 free_vmap_block(vb);
882         }
883 }
884
885 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
886 {
887         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
888 }
889
890 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
891 {
892         int cpu;
893
894         for_each_possible_cpu(cpu)
895                 purge_fragmented_blocks(cpu);
896 }
897
898 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
899 {
900         struct vmap_block_queue *vbq;
901         struct vmap_block *vb;
902         unsigned long addr = 0;
903         unsigned int order;
904         int purge = 0;
905
906         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
907         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
908         if (WARN_ON(size == 0)) {
909                 /*
910                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
911                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
912                  * early.
913                  */
914                 return NULL;
915         }
916         order = get_order(size);
917
918 again:
919         rcu_read_lock();
920         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
921         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
922                 int i;
923
924                 spin_lock(&vb->lock);
925                 if (vb->free < 1UL << order)
926                         goto next;
927
928                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
929                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
930
931                 if (i < 0) {
932                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
933                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
934                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
935                                 purge = 1;
936                         }
937                         goto next;
938                 }
939                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
940                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
941                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
942                 vb->free -= 1UL << order;
943                 if (vb->free == 0) {
944                         spin_lock(&vbq->lock);
945                         list_del_rcu(&vb->free_list);
946                         spin_unlock(&vbq->lock);
947                 }
948                 spin_unlock(&vb->lock);
949                 break;
950 next:
951                 spin_unlock(&vb->lock);
952         }
953
954         if (purge)
955                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
956
957         put_cpu_var(vmap_block_queue);
958         rcu_read_unlock();
959
960         if (!addr) {
961                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
962                 if (IS_ERR(vb))
963                         return vb;
964                 goto again;
965         }
966
967         return (void *)addr;
968 }
969
970 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
971 {
972         unsigned long offset;
973         unsigned long vb_idx;
974         unsigned int order;
975         struct vmap_block *vb;
976
977         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
978         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
979
980         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
981
982         order = get_order(size);
983
984         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
985
986         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
987         rcu_read_lock();
988         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
989         rcu_read_unlock();
990         BUG_ON(!vb);
991
992         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
993
994         spin_lock(&vb->lock);
995         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
996
997         vb->dirty += 1UL << order;
998         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
999                 BUG_ON(vb->free);
1000                 spin_unlock(&vb->lock);
1001                 free_vmap_block(vb);
1002         } else
1003                 spin_unlock(&vb->lock);
1004 }
1005
1006 /**
1007  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1008  *
1009  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1010  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1011  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1012  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1013  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1014  *
1015  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1016  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1017  * from the vmap layer.
1018  */
1019 void vm_unmap_aliases(void)
1020 {
1021         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1022         int cpu;
1023         int flush = 0;
1024
1025         if (unlikely(!vmap_initialized))
1026                 return;
1027
1028         for_each_possible_cpu(cpu) {
1029                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1030                 struct vmap_block *vb;
1031
1032                 rcu_read_lock();
1033                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1034                         int i;
1035
1036                         spin_lock(&vb->lock);
1037                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1038                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1039                                 unsigned long s, e;
1040                                 int j;
1041                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1042                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1043
1044                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1045                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1046                                 flush = 1;
1047
1048                                 if (s < start)
1049                                         start = s;
1050                                 if (e > end)
1051                                         end = e;
1052
1053                                 i = j;
1054                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1055                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1056                         }
1057                         spin_unlock(&vb->lock);
1058                 }
1059                 rcu_read_unlock();
1060         }
1061
1062         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1063 }
1064 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1065
1066 /**
1067  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1068  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1069  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1070  */
1071 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1072 {
1073         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1074         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1075
1076         BUG_ON(!addr);
1077         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1078         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1079         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1080
1081         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1082         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1083
1084         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1085                 vb_free(mem, size);
1086         else
1087                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1090
1091 /**
1092  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1093  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1094  * @count: number of pages
1095  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1096  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1097  *
1098  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1099  */
1100 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1101 {
1102         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1103         unsigned long addr;
1104         void *mem;
1105
1106         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1107                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1108                 if (IS_ERR(mem))
1109                         return NULL;
1110                 addr = (unsigned long)mem;
1111         } else {
1112                 struct vmap_area *va;
1113                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1114                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1115                 if (IS_ERR(va))
1116                         return NULL;
1117
1118                 addr = va->va_start;
1119                 mem = (void *)addr;
1120         }
1121         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1122                 vm_unmap_ram(mem, count);
1123                 return NULL;
1124         }
1125         return mem;
1126 }
1127 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1128
1129 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1130 /**
1131  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1132  * @vm: vm_struct to add
1133  *
1134  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1135  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1136  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1137  *
1138  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1139  */
1140 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1141 {
1142         struct vm_struct *tmp, **p;
1143
1144         BUG_ON(vmap_initialized);
1145         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1146                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1147                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1148                         break;
1149                 } else
1150                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1151         }
1152         vm->next = *p;
1153         *p = vm;
1154 }
1155
1156 /**
1157  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1158  * @vm: vm_struct to register
1159  * @align: requested alignment
1160  *
1161  * This function is used to register kernel vm area before
1162  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1163  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1164  * vm->addr contains the allocated address.
1165  *
1166  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1167  */
1168 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1169 {
1170         static size_t vm_init_off __initdata;
1171         unsigned long addr;
1172
1173         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1174         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1175
1176         vm->addr = (void *)addr;
1177
1178         vm_area_add_early(vm);
1179 }
1180
1181 void __init vmalloc_init(void)
1182 {
1183         struct vmap_area *va;
1184         struct vm_struct *tmp;
1185         int i;
1186
1187         for_each_possible_cpu(i) {
1188                 struct vmap_block_queue *vbq;
1189
1190                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1191                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1192                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1193         }
1194
1195         /* Import existing vmlist entries. */
1196         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1197                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1198                 va->flags = VM_VM_AREA;
1199                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1200                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1201                 va->vm = tmp;
1202                 __insert_vmap_area(va);
1203         }
1204
1205         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1206
1207         vmap_initialized = true;
1208 }
1209
1210 /**
1211  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1212  * @addr: start of the VM area to map
1213  * @size: size of the VM area to map
1214  * @prot: page protection flags to use
1215  * @pages: pages to map
1216  *
1217  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1218  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1219  * friends.
1220  *
1221  * NOTE:
1222  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1223  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1224  * before calling this function.
1225  *
1226  * RETURNS:
1227  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1228  */
1229 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1230                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1231 {
1232         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1233 }
1234
1235 /**
1236  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1237  * @addr: start of the VM area to unmap
1238  * @size: size of the VM area to unmap
1239  *
1240  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1241  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1242  * friends.
1243  *
1244  * NOTE:
1245  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1246  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1247  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1248  */
1249 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1250 {
1251         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1252 }
1253 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1254
1255 /**
1256  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1257  * @addr: start of the VM area to unmap
1258  * @size: size of the VM area to unmap
1259  *
1260  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1261  * the unmapping and tlb after.
1262  */
1263 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1264 {
1265         unsigned long end = addr + size;
1266
1267         flush_cache_vunmap(addr, end);
1268         vunmap_page_range(addr, end);
1269         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1270 }
1271
1272 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1273 {
1274         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1275         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1276         int err;
1277
1278         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1279         if (err > 0) {
1280                 *pages += err;
1281                 err = 0;
1282         }
1283
1284         return err;
1285 }
1286 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1287
1288 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1289                               unsigned long flags, const void *caller)
1290 {
1291         spin_lock(&vmap_area_lock);
1292         vm->flags = flags;
1293         vm->addr = (void *)va->va_start;
1294         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1295         vm->caller = caller;
1296         va->vm = vm;
1297         va->flags |= VM_VM_AREA;
1298         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1299 }
1300
1301 static void clear_vm_unlist(struct vm_struct *vm)
1302 {
1303         /*
1304          * Before removing VM_UNLIST,
1305          * we should make sure that vm has proper values.
1306          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1307          */
1308         smp_wmb();
1309         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1310 }
1311
1312 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1313                               unsigned long flags, const void *caller)
1314 {
1315         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1316         clear_vm_unlist(vm);
1317 }
1318
1319 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1320                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1321                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1322 {
1323         struct vmap_area *va;
1324         struct vm_struct *area;
1325
1326         BUG_ON(in_interrupt());
1327         if (flags & VM_IOREMAP) {
1328                 int bit = fls(size);
1329
1330                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1331                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1332                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1333                         bit = PAGE_SHIFT;
1334
1335                 align = 1ul << bit;
1336         }
1337
1338         size = PAGE_ALIGN(size);
1339         if (unlikely(!size))
1340                 return NULL;
1341
1342         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1343         if (unlikely(!area))
1344                 return NULL;
1345
1346         /*
1347          * We always allocate a guard page.
1348          */
1349         size += PAGE_SIZE;
1350
1351         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1352         if (IS_ERR(va)) {
1353                 kfree(area);
1354                 return NULL;
1355         }
1356
1357         /*
1358          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1359          * we add VM_UNLIST flag to avoid accessing uninitialized
1360          * members of vm_struct such as pages and nr_pages fields.
1361          * They will be set later.
1362          */
1363         if (flags & VM_UNLIST)
1364                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1365         else
1366                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1367
1368         return area;
1369 }
1370
1371 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1372                                 unsigned long start, unsigned long end)
1373 {
1374         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1375                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1376 }
1377 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1378
1379 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1380                                        unsigned long start, unsigned long end,
1381                                        const void *caller)
1382 {
1383         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1384                                   GFP_KERNEL, caller);
1385 }
1386
1387 /**
1388  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1389  *      @size:          size of the area
1390  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1391  *
1392  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1393  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1394  *      on success or %NULL on failure.
1395  */
1396 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1397 {
1398         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1399                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1400                                   __builtin_return_address(0));
1401 }
1402
1403 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1404                                 const void *caller)
1405 {
1406         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1407                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1408 }
1409
1410 /**
1411  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1412  *      @addr:          base address
1413  *
1414  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1415  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1416  *      pointer valid.
1417  */
1418 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1419 {
1420         struct vmap_area *va;
1421
1422         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1423         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1424                 return va->vm;
1425
1426         return NULL;
1427 }
1428
1429 /**
1430  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1431  *      @addr:          base address
1432  *
1433  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1434  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1435  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1436  */
1437 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1438 {
1439         struct vmap_area *va;
1440
1441         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1442         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1443                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1444
1445                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1446                 va->vm = NULL;
1447                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1448                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1449
1450                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1451                 free_unmap_vmap_area(va);
1452                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1453
1454                 return vm;
1455         }
1456         return NULL;
1457 }
1458
1459 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1460 {
1461         struct vm_struct *area;
1462
1463         if (!addr)
1464                 return;
1465
1466         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1467                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1468                 return;
1469         }
1470
1471         area = remove_vm_area(addr);
1472         if (unlikely(!area)) {
1473                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1474                                 addr);
1475                 return;
1476         }
1477
1478         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1479         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1480
1481         if (deallocate_pages) {
1482                 int i;
1483
1484                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1485                         struct page *page = area->pages[i];
1486
1487                         BUG_ON(!page);
1488                         __free_page(page);
1489                 }
1490
1491                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1492                         vfree(area->pages);
1493                 else
1494                         kfree(area->pages);
1495         }
1496
1497         kfree(area);
1498         return;
1499 }
1500
1501 /**
1502  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1503  *      @addr:          memory base address
1504  *
1505  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1506  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1507  *      NULL, no operation is performed.
1508  *
1509  *      Must not be called in interrupt context.
1510  */
1511 void vfree(const void *addr)
1512 {
1513         BUG_ON(in_interrupt());
1514
1515         kmemleak_free(addr);
1516
1517         __vunmap(addr, 1);
1518 }
1519 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1520
1521 /**
1522  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1523  *      @addr:          memory base address
1524  *
1525  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1526  *      which was created from the page array passed to vmap().
1527  *
1528  *      Must not be called in interrupt context.
1529  */
1530 void vunmap(const void *addr)
1531 {
1532         BUG_ON(in_interrupt());
1533         might_sleep();
1534         __vunmap(addr, 0);
1535 }
1536 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1537
1538 /**
1539  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1540  *      @pages:         array of page pointers
1541  *      @count:         number of pages to map
1542  *      @flags:         vm_area->flags
1543  *      @prot:          page protection for the mapping
1544  *
1545  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1546  *      space.
1547  */
1548 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1549                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1550 {
1551         struct vm_struct *area;
1552
1553         might_sleep();
1554
1555         if (count > totalram_pages)
1556                 return NULL;
1557
1558         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1559                                         __builtin_return_address(0));
1560         if (!area)
1561                 return NULL;
1562
1563         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1564                 vunmap(area->addr);
1565                 return NULL;
1566         }
1567
1568         return area->addr;
1569 }
1570 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1571
1572 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1573                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1574                             int node, const void *caller);
1575 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1576                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1577 {
1578         const int order = 0;
1579         struct page **pages;
1580         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1581         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1582
1583         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1584         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1585
1586         area->nr_pages = nr_pages;
1587         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1588         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1589                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1590                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1591                 area->flags |= VM_VPAGES;
1592         } else {
1593                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1594         }
1595         area->pages = pages;
1596         area->caller = caller;
1597         if (!area->pages) {
1598                 remove_vm_area(area->addr);
1599                 kfree(area);
1600                 return NULL;
1601         }
1602
1603         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1604                 struct page *page;
1605                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1606
1607                 if (node < 0)
1608                         page = alloc_page(tmp_mask);
1609                 else
1610                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1611
1612                 if (unlikely(!page)) {
1613                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1614                         area->nr_pages = i;
1615                         goto fail;
1616                 }
1617                 area->pages[i] = page;
1618         }
1619
1620         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1621                 goto fail;
1622         return area->addr;
1623
1624 fail:
1625         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1626                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1627                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1628         vfree(area->addr);
1629         return NULL;
1630 }
1631
1632 /**
1633  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1634  *      @size:          allocation size
1635  *      @align:         desired alignment
1636  *      @start:         vm area range start
1637  *      @end:           vm area range end
1638  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1639  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1640  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1641  *      @caller:        caller's return address
1642  *
1643  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1644  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1645  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1646  */
1647 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1648                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1649                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1650 {
1651         struct vm_struct *area;
1652         void *addr;
1653         unsigned long real_size = size;
1654
1655         size = PAGE_ALIGN(size);
1656         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1657                 goto fail;
1658
1659         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1660                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1661         if (!area)
1662                 goto fail;
1663
1664         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1665         if (!addr)
1666                 return NULL;
1667
1668         /*
1669          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNLIST flag.
1670          * It means that vm_struct is not fully initialized.
1671          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1672          */
1673         clear_vm_unlist(area);
1674
1675         /*
1676          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1677          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1678          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1679          */
1680         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1681
1682         return addr;
1683
1684 fail:
1685         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1686                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1687                           real_size);
1688         return NULL;
1689 }
1690
1691 /**
1692  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1693  *      @size:          allocation size
1694  *      @align:         desired alignment
1695  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1696  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1697  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1698  *      @caller:        caller's return address
1699  *
1700  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1701  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1702  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1703  */
1704 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1705                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1706                             int node, const void *caller)
1707 {
1708         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1709                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1710 }
1711
1712 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1713 {
1714         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1715                                 __builtin_return_address(0));
1716 }
1717 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1718
1719 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1720                                         int node, gfp_t flags)
1721 {
1722         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1723                                         node, __builtin_return_address(0));
1724 }
1725
1726 /**
1727  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1728  *      @size:          allocation size
1729  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1730  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1731  *
1732  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1733  *      use __vmalloc() instead.
1734  */
1735 void *vmalloc(unsigned long size)
1736 {
1737         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1738                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1739 }
1740 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1741
1742 /**
1743  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1744  *      @size:  allocation size
1745  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1746  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1747  *      The memory allocated is set to zero.
1748  *
1749  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1750  *      use __vmalloc() instead.
1751  */
1752 void *vzalloc(unsigned long size)
1753 {
1754         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1755                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1756 }
1757 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1758
1759 /**
1760  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1761  * @size: allocation size
1762  *
1763  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1764  * without leaking data.
1765  */
1766 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1767 {
1768         struct vm_struct *area;
1769         void *ret;
1770
1771         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1772                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1773                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1774                              __builtin_return_address(0));
1775         if (ret) {
1776                 area = find_vm_area(ret);
1777                 area->flags |= VM_USERMAP;
1778         }
1779         return ret;
1780 }
1781 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1782
1783 /**
1784  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1785  *      @size:          allocation size
1786  *      @node:          numa node
1787  *
1788  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1789  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1790  *
1791  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1792  *      use __vmalloc() instead.
1793  */
1794 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1795 {
1796         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1797                                         node, __builtin_return_address(0));
1798 }
1799 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1800
1801 /**
1802  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1803  * @size:       allocation size
1804  * @node:       numa node
1805  *
1806  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1807  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1808  * The memory allocated is set to zero.
1809  *
1810  * For tight control over page level allocator and protection flags
1811  * use __vmalloc_node() instead.
1812  */
1813 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1814 {
1815         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1816                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1817 }
1818 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1819
1820 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1821 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1822 #endif
1823
1824 /**
1825  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1826  *      @size:          allocation size
1827  *
1828  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1829  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1830  *      executable kernel virtual space.
1831  *
1832  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1833  *      use __vmalloc() instead.
1834  */
1835
1836 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1837 {
1838         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1839                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1840 }
1841
1842 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1843 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1844 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1845 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1846 #else
1847 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1848 #endif
1849
1850 /**
1851  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1852  *      @size:          allocation size
1853  *
1854  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1855  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1856  */
1857 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1858 {
1859         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1860                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1863
1864 /**
1865  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1866  *      @size:          allocation size
1867  *
1868  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1869  * mapped to userspace without leaking data.
1870  */
1871 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1872 {
1873         struct vm_struct *area;
1874         void *ret;
1875
1876         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1877                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1878         if (ret) {
1879                 area = find_vm_area(ret);
1880                 area->flags |= VM_USERMAP;
1881         }
1882         return ret;
1883 }
1884 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1885
1886 /*
1887  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1888  * If the page is not present, fill zero.
1889  */
1890
1891 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1892 {
1893         struct page *p;
1894         int copied = 0;
1895
1896         while (count) {
1897                 unsigned long offset, length;
1898
1899                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1900                 length = PAGE_SIZE - offset;
1901                 if (length > count)
1902                         length = count;
1903                 p = vmalloc_to_page(addr);
1904                 /*
1905                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1906                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1907                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1908                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1909                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1910                  */
1911                 if (p) {
1912                         /*
1913                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1914                          * function description)
1915                          */
1916                         void *map = kmap_atomic(p);
1917                         memcpy(buf, map + offset, length);
1918                         kunmap_atomic(map);
1919                 } else
1920                         memset(buf, 0, length);
1921
1922                 addr += length;
1923                 buf += length;
1924                 copied += length;
1925                 count -= length;
1926         }
1927         return copied;
1928 }
1929
1930 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1931 {
1932         struct page *p;
1933         int copied = 0;
1934
1935         while (count) {
1936                 unsigned long offset, length;
1937
1938                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1939                 length = PAGE_SIZE - offset;
1940                 if (length > count)
1941                         length = count;
1942                 p = vmalloc_to_page(addr);
1943                 /*
1944                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1945                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1946                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1947                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1948                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1949                  */
1950                 if (p) {
1951                         /*
1952                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1953                          * function description)
1954                          */
1955                         void *map = kmap_atomic(p);
1956                         memcpy(map + offset, buf, length);
1957                         kunmap_atomic(map);
1958                 }
1959                 addr += length;
1960                 buf += length;
1961                 copied += length;
1962                 count -= length;
1963         }
1964         return copied;
1965 }
1966
1967 /**
1968  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1969  *      @buf:           buffer for reading data
1970  *      @addr:          vm address.
1971  *      @count:         number of bytes to be read.
1972  *
1973  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1974  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1975  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1976  *
1977  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1978  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1979  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1980  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1981  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1982  *
1983  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1984  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1985  *
1986  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1987  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1988  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1989  *      any informaion, as /dev/kmem.
1990  *
1991  */
1992
1993 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1994 {
1995         struct vmap_area *va;
1996         struct vm_struct *vm;
1997         char *vaddr, *buf_start = buf;
1998         unsigned long buflen = count;
1999         unsigned long n;
2000
2001         /* Don't allow overflow */
2002         if ((unsigned long) addr + count < count)
2003                 count = -(unsigned long) addr;
2004
2005         spin_lock(&vmap_area_lock);
2006         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2007                 if (!count)
2008                         break;
2009
2010                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2011                         continue;
2012
2013                 vm = va->vm;
2014                 vaddr = (char *) vm->addr;
2015                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2016                         continue;
2017                 while (addr < vaddr) {
2018                         if (count == 0)
2019                                 goto finished;
2020                         *buf = '\0';
2021                         buf++;
2022                         addr++;
2023                         count--;
2024                 }
2025                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2026                 if (n > count)
2027                         n = count;
2028                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2029                         aligned_vread(buf, addr, n);
2030                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2031                         memset(buf, 0, n);
2032                 buf += n;
2033                 addr += n;
2034                 count -= n;
2035         }
2036 finished:
2037         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2038
2039         if (buf == buf_start)
2040                 return 0;
2041         /* zero-fill memory holes */
2042         if (buf != buf_start + buflen)
2043                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2044
2045         return buflen;
2046 }
2047
2048 /**
2049  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2050  *      @buf:           buffer for source data
2051  *      @addr:          vm address.
2052  *      @count:         number of bytes to be read.
2053  *
2054  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2055  *      (same number to @count).
2056  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2057  *      vmalloc area, returns 0.
2058  *
2059  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2060  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2061  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2062  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2063  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2064  *
2065  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2066  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2067  *
2068  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2069  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2070  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2071  *      any informaion, as /dev/kmem.
2072  */
2073
2074 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2075 {
2076         struct vmap_area *va;
2077         struct vm_struct *vm;
2078         char *vaddr;
2079         unsigned long n, buflen;
2080         int copied = 0;
2081
2082         /* Don't allow overflow */
2083         if ((unsigned long) addr + count < count)
2084                 count = -(unsigned long) addr;
2085         buflen = count;
2086
2087         spin_lock(&vmap_area_lock);
2088         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2089                 if (!count)
2090                         break;
2091
2092                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2093                         continue;
2094
2095                 vm = va->vm;
2096                 vaddr = (char *) vm->addr;
2097                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2098                         continue;
2099                 while (addr < vaddr) {
2100                         if (count == 0)
2101                                 goto finished;
2102                         buf++;
2103                         addr++;
2104                         count--;
2105                 }
2106                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2107                 if (n > count)
2108                         n = count;
2109                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2110                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2111                         copied++;
2112                 }
2113                 buf += n;
2114                 addr += n;
2115                 count -= n;
2116         }
2117 finished:
2118         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2119         if (!copied)
2120                 return 0;
2121         return buflen;
2122 }
2123
2124 /**
2125  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2126  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2127  *      @addr:          vmalloc memory
2128  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2129  *
2130  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2131  *
2132  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2133  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2134  *      that criteria isn't met.
2135  *
2136  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2137  */
2138 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2139                                                 unsigned long pgoff)
2140 {
2141         struct vm_struct *area;
2142         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2143         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2144
2145         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2146                 return -EINVAL;
2147
2148         area = find_vm_area(addr);
2149         if (!area)
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2153                 return -EINVAL;
2154
2155         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2156                 return -EINVAL;
2157
2158         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2159         do {
2160                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2161                 int ret;
2162
2163                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2164                 if (ret)
2165                         return ret;
2166
2167                 uaddr += PAGE_SIZE;
2168                 addr += PAGE_SIZE;
2169                 usize -= PAGE_SIZE;
2170         } while (usize > 0);
2171
2172         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2173
2174         return 0;
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2177
2178 /*
2179  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2180  * have one.
2181  */
2182 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2183 {
2184 }
2185
2186
2187 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2188 {
2189         pte_t ***p = data;
2190
2191         if (p) {
2192                 *(*p) = pte;
2193                 (*p)++;
2194         }
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 /**
2199  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2200  *      @size:          size of the area
2201  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2202  *
2203  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2204  *
2205  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2206  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2207  *      are created.
2208  *
2209  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2210  *      allocated for the VM area are returned.
2211  */
2212 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2213 {
2214         struct vm_struct *area;
2215
2216         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2217                                 __builtin_return_address(0));
2218         if (area == NULL)
2219                 return NULL;
2220
2221         /*
2222          * This ensures that page tables are constructed for this region
2223          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2224          */
2225         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2226                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2227                 free_vm_area(area);
2228                 return NULL;
2229         }
2230
2231         return area;
2232 }
2233 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2234
2235 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2236 {
2237         struct vm_struct *ret;
2238         ret = remove_vm_area(area->addr);
2239         BUG_ON(ret != area);
2240         kfree(area);
2241 }
2242 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2243
2244 #ifdef CONFIG_SMP
2245 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2246 {
2247         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2248 }
2249
2250 /**
2251  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2252  * @end: target address
2253  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2254  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2255  *
2256  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2257  *          %false if no vmap_area exists
2258  *
2259  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2260  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2261  */
2262 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2263                                struct vmap_area **pnext,
2264                                struct vmap_area **pprev)
2265 {
2266         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2267         struct vmap_area *va = NULL;
2268
2269         while (n) {
2270                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2271                 if (end < va->va_end)
2272                         n = n->rb_left;
2273                 else if (end > va->va_end)
2274                         n = n->rb_right;
2275                 else
2276                         break;
2277         }
2278
2279         if (!va)
2280                 return false;
2281
2282         if (va->va_end > end) {
2283                 *pnext = va;
2284                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2285         } else {
2286                 *pprev = va;
2287                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2288         }
2289         return true;
2290 }
2291
2292 /**
2293  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2294  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2295  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2296  * @align: alignment
2297  *
2298  * Returns: determined end address
2299  *
2300  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2301  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2302  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2303  *
2304  * Please note that the address returned by this function may fall
2305  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2306  * that.
2307  */
2308 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2309                                        struct vmap_area **pprev,
2310                                        unsigned long align)
2311 {
2312         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2313         unsigned long addr;
2314
2315         if (*pnext)
2316                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2317         else
2318                 addr = vmalloc_end;
2319
2320         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2321                 *pnext = *pprev;
2322                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2323         }
2324
2325         return addr;
2326 }
2327
2328 /**
2329  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2330  * @offsets: array containing offset of each area
2331  * @sizes: array containing size of each area
2332  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2333  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2334  *
2335  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2336  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2337  *
2338  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2339  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2340  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2341  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2342  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2343  * areas are allocated from top.
2344  *
2345  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2346  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2347  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2348  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2349  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2350  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2351  */
2352 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2353                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2354                                      size_t align)
2355 {
2356         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2357         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2358         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2359         struct vm_struct **vms;
2360         int area, area2, last_area, term_area;
2361         unsigned long base, start, end, last_end;
2362         bool purged = false;
2363
2364         /* verify parameters and allocate data structures */
2365         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2366         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2367                 start = offsets[area];
2368                 end = start + sizes[area];
2369
2370                 /* is everything aligned properly? */
2371                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2372                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2373
2374                 /* detect the area with the highest address */
2375                 if (start > offsets[last_area])
2376                         last_area = area;
2377
2378                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2379                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2380                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2381
2382                         if (area2 == area)
2383                                 continue;
2384
2385                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2386                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2387                 }
2388         }
2389         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2390
2391         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2392                 WARN_ON(true);
2393                 return NULL;
2394         }
2395
2396         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2397         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2398         if (!vas || !vms)
2399                 goto err_free2;
2400
2401         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2402                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2403                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2404                 if (!vas[area] || !vms[area])
2405                         goto err_free;
2406         }
2407 retry:
2408         spin_lock(&vmap_area_lock);
2409
2410         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2411         area = term_area = last_area;
2412         start = offsets[area];
2413         end = start + sizes[area];
2414
2415         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2416                 base = vmalloc_end - last_end;
2417                 goto found;
2418         }
2419         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2420
2421         while (true) {
2422                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2423                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2424
2425                 /*
2426                  * base might have underflowed, add last_end before
2427                  * comparing.
2428                  */
2429                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2430                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2431                         if (!purged) {
2432                                 purge_vmap_area_lazy();
2433                                 purged = true;
2434                                 goto retry;
2435                         }
2436                         goto err_free;
2437                 }
2438
2439                 /*
2440                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2441                  * right below next and then recheck.
2442                  */
2443                 if (next && next->va_start < base + end) {
2444                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2445                         term_area = area;
2446                         continue;
2447                 }
2448
2449                 /*
2450                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2451                  * base so that it's right below new next and then
2452                  * recheck.
2453                  */
2454                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2455                         next = prev;
2456                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2457                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2458                         term_area = area;
2459                         continue;
2460                 }
2461
2462                 /*
2463                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2464                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2465                  */
2466                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2467                 if (area == term_area)
2468                         break;
2469                 start = offsets[area];
2470                 end = start + sizes[area];
2471                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2472         }
2473 found:
2474         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2475         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2476                 struct vmap_area *va = vas[area];
2477
2478                 va->va_start = base + offsets[area];
2479                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2480                 __insert_vmap_area(va);
2481         }
2482
2483         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2484
2485         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2486
2487         /* insert all vm's */
2488         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2489                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2490                                   pcpu_get_vm_areas);
2491
2492         kfree(vas);
2493         return vms;
2494
2495 err_free:
2496         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2497                 kfree(vas[area]);
2498                 kfree(vms[area]);
2499         }
2500 err_free2:
2501         kfree(vas);
2502         kfree(vms);
2503         return NULL;
2504 }
2505
2506 /**
2507  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2508  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2509  * @nr_vms: the number of allocated areas
2510  *
2511  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2512  */
2513 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2514 {
2515         int i;
2516
2517         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2518                 free_vm_area(vms[i]);
2519         kfree(vms);
2520 }
2521 #endif  /* CONFIG_SMP */
2522
2523 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2524 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2525         __acquires(&vmap_area_lock)
2526 {
2527         loff_t n = *pos;
2528         struct vmap_area *va;
2529
2530         spin_lock(&vmap_area_lock);
2531         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2532         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2533                 n--;
2534                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2535         }
2536         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2537                 return va;
2538
2539         return NULL;
2540
2541 }
2542
2543 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2544 {
2545         struct vmap_area *va = p, *next;
2546
2547         ++*pos;
2548         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2549         if (&next->list != &vmap_area_list)
2550                 return next;
2551
2552         return NULL;
2553 }
2554
2555 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2556         __releases(&vmap_area_lock)
2557 {
2558         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2559 }
2560
2561 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2562 {
2563         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2564                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2565
2566                 if (!counters)
2567                         return;
2568
2569                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_unlist() */
2570                 smp_rmb();
2571                 if (v->flags & VM_UNLIST)
2572                         return;
2573
2574                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2575
2576                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2577                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2578
2579                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2580                         if (counters[nr])
2581                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2582         }
2583 }
2584
2585 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2586 {
2587         struct vmap_area *va = p;
2588         struct vm_struct *v;
2589
2590         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2591                 return 0;
2592
2593         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2594                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2595                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2596                                         va->va_end - va->va_start);
2597                 return 0;
2598         }
2599
2600         v = va->vm;
2601
2602         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2603                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2604
2605         if (v->caller)
2606                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2607
2608         if (v->nr_pages)
2609                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2610
2611         if (v->phys_addr)
2612                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2613
2614         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2615                 seq_printf(m, " ioremap");
2616
2617         if (v->flags & VM_ALLOC)
2618                 seq_printf(m, " vmalloc");
2619
2620         if (v->flags & VM_MAP)
2621                 seq_printf(m, " vmap");
2622
2623         if (v->flags & VM_USERMAP)
2624                 seq_printf(m, " user");
2625
2626         if (v->flags & VM_VPAGES)
2627                 seq_printf(m, " vpages");
2628
2629         show_numa_info(m, v);
2630         seq_putc(m, '\n');
2631         return 0;
2632 }
2633
2634 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2635         .start = s_start,
2636         .next = s_next,
2637         .stop = s_stop,
2638         .show = s_show,
2639 };
2640
2641 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2642 {
2643         unsigned int *ptr = NULL;
2644         int ret;
2645
2646         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2647                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2648                 if (ptr == NULL)
2649                         return -ENOMEM;
2650         }
2651         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2652         if (!ret) {
2653                 struct seq_file *m = file->private_data;
2654                 m->private = ptr;
2655         } else
2656                 kfree(ptr);
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2661         .open           = vmalloc_open,
2662         .read           = seq_read,
2663         .llseek         = seq_lseek,
2664         .release        = seq_release_private,
2665 };
2666
2667 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2668 {
2669         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2670         return 0;
2671 }
2672 module_init(proc_vmalloc_init);
2673
2674 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2675 {
2676         struct vmap_area *va;
2677         unsigned long free_area_size;
2678         unsigned long prev_end;
2679
2680         vmi->used = 0;
2681         vmi->largest_chunk = 0;
2682
2683         prev_end = VMALLOC_START;
2684
2685         spin_lock(&vmap_area_lock);
2686
2687         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2688                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2689                 goto out;
2690         }
2691
2692         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2693                 unsigned long addr = va->va_start;
2694
2695                 /*
2696                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2697                  */
2698                 if (addr < VMALLOC_START)
2699                         continue;
2700                 if (addr >= VMALLOC_END)
2701                         break;
2702
2703                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2704                         continue;
2705
2706                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2707
2708                 free_area_size = addr - prev_end;
2709                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2710                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2711
2712                 prev_end = va->va_end;
2713         }
2714
2715         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2716                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2717
2718 out:
2719         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2720 }
2721 #endif
2722