2bb90b1d241cc872da1e13dd80b449b2d323e812
[linux-3.10.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
417                         goto found;
418
419                 first = list_entry(first->list.next,
420                                 struct vmap_area, list);
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
456 {
457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
458
459         if (free_vmap_cache) {
460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
461                         free_vmap_cache = NULL;
462                 } else {
463                         struct vmap_area *cache;
464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
467                                 /*
468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
470                                  */
471                         }
472                 }
473         }
474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
476         list_del_rcu(&va->list);
477
478         /*
479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
481          * here too, consider only end addresses which fall inside
482          * vmalloc area proper.
483          */
484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
486
487         kfree_rcu(va, rcu_head);
488 }
489
490 /*
491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
492  */
493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         spin_lock(&vmap_area_lock);
496         __free_vmap_area(va);
497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
498 }
499
500 /*
501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
502  */
503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
506 }
507
508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
509 {
510         /*
511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
514          * space after a page has been freed.
515          *
516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
518          *
519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
521          * faster).
522          */
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
524         vunmap_page_range(start, end);
525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
526 #endif
527 }
528
529 /*
530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
531  * before attempting to purge with a TLB flush.
532  *
533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
543  * becomes a problem on bigger systems.
544  */
545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
546 {
547         unsigned int log;
548
549         log = fls(num_online_cpus());
550
551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
552 }
553
554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
555
556 /* for per-CPU blocks */
557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
558
559 /*
560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
561  * immediately freed.
562  */
563 void set_iounmap_nonlazy(void)
564 {
565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
566 }
567
568 /*
569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
570  *
571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
574  * their own TLB flushing).
575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
576  *              *end = max(*end, highest purged address)
577  */
578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
579                                         int sync, int force_flush)
580 {
581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
582         LIST_HEAD(valist);
583         struct vmap_area *va;
584         struct vmap_area *n_va;
585         int nr = 0;
586
587         /*
588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
591          */
592         if (!sync && !force_flush) {
593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
594                         return;
595         } else
596                 spin_lock(&purge_lock);
597
598         if (sync)
599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
600
601         rcu_read_lock();
602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
604                         if (va->va_start < *start)
605                                 *start = va->va_start;
606                         if (va->va_end > *end)
607                                 *end = va->va_end;
608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
612                 }
613         }
614         rcu_read_unlock();
615
616         if (nr)
617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
618
619         if (nr || force_flush)
620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
621
622         if (nr) {
623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
625                         __free_vmap_area(va);
626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
627         }
628         spin_unlock(&purge_lock);
629 }
630
631 /*
632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
633  * is already purging.
634  */
635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
644  */
645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
655  * previously.
656  */
657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
658 {
659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
662                 try_purge_vmap_area_lazy();
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
667  * called for the correct range previously.
668  */
669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
670 {
671         unmap_vmap_area(va);
672         free_vmap_area_noflush(va);
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area
677  */
678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
679 {
680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
682 }
683
684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
685 {
686         struct vmap_area *va;
687
688         spin_lock(&vmap_area_lock);
689         va = __find_vmap_area(addr);
690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
691
692         return va;
693 }
694
695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
696 {
697         struct vmap_area *va;
698
699         va = find_vmap_area(addr);
700         BUG_ON(!va);
701         free_unmap_vmap_area(va);
702 }
703
704
705 /*** Per cpu kva allocator ***/
706
707 /*
708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
710  */
711 /*
712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
714  * instead (we just need a rough idea)
715  */
716 #if BITS_PER_LONG == 32
717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
718 #else
719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
720 #endif
721
722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
728 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
729                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
730                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
731                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
732
733 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
734
735 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
736
737 struct vmap_block_queue {
738         spinlock_t lock;
739         struct list_head free;
740 };
741
742 struct vmap_block {
743         spinlock_t lock;
744         struct vmap_area *va;
745         struct vmap_block_queue *vbq;
746         unsigned long free, dirty;
747         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
748         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
749         struct list_head free_list;
750         struct rcu_head rcu_head;
751         struct list_head purge;
752 };
753
754 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
755 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
756
757 /*
758  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
759  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
760  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
761  */
762 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
763 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
764
765 /*
766  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
767  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
768  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
769  * big problem.
770  */
771
772 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
773 {
774         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
775         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
776         return addr;
777 }
778
779 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
780 {
781         struct vmap_block_queue *vbq;
782         struct vmap_block *vb;
783         struct vmap_area *va;
784         unsigned long vb_idx;
785         int node, err;
786
787         node = numa_node_id();
788
789         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
790                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
791         if (unlikely(!vb))
792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
793
794         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
795                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
796                                         node, gfp_mask);
797         if (IS_ERR(va)) {
798                 kfree(vb);
799                 return ERR_CAST(va);
800         }
801
802         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
803         if (unlikely(err)) {
804                 kfree(vb);
805                 free_vmap_area(va);
806                 return ERR_PTR(err);
807         }
808
809         spin_lock_init(&vb->lock);
810         vb->va = va;
811         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
812         vb->dirty = 0;
813         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
816
817         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
818         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
819         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
820         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
821         BUG_ON(err);
822         radix_tree_preload_end();
823
824         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
825         vb->vbq = vbq;
826         spin_lock(&vbq->lock);
827         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
828         spin_unlock(&vbq->lock);
829         put_cpu_var(vmap_block_queue);
830
831         return vb;
832 }
833
834 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
835 {
836         struct vmap_block *tmp;
837         unsigned long vb_idx;
838
839         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
840         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
841         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
842         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
843         BUG_ON(tmp != vb);
844
845         free_vmap_area_noflush(vb->va);
846         kfree_rcu(vb, rcu_head);
847 }
848
849 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
850 {
851         LIST_HEAD(purge);
852         struct vmap_block *vb;
853         struct vmap_block *n_vb;
854         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
855
856         rcu_read_lock();
857         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
858
859                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
860                         continue;
861
862                 spin_lock(&vb->lock);
863                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
864                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
865                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
866                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
867                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
868                         spin_lock(&vbq->lock);
869                         list_del_rcu(&vb->free_list);
870                         spin_unlock(&vbq->lock);
871                         spin_unlock(&vb->lock);
872                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
873                 } else
874                         spin_unlock(&vb->lock);
875         }
876         rcu_read_unlock();
877
878         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
879                 list_del(&vb->purge);
880                 free_vmap_block(vb);
881         }
882 }
883
884 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
885 {
886         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903         int purge = 0;
904
905         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
906         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
907         if (WARN_ON(size == 0)) {
908                 /*
909                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
910                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
911                  * early.
912                  */
913                 return NULL;
914         }
915         order = get_order(size);
916
917 again:
918         rcu_read_lock();
919         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
920         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
921                 int i;
922
923                 spin_lock(&vb->lock);
924                 if (vb->free < 1UL << order)
925                         goto next;
926
927                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
928                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
929
930                 if (i < 0) {
931                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
932                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
933                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
934                                 purge = 1;
935                         }
936                         goto next;
937                 }
938                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
939                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
940                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
941                 vb->free -= 1UL << order;
942                 if (vb->free == 0) {
943                         spin_lock(&vbq->lock);
944                         list_del_rcu(&vb->free_list);
945                         spin_unlock(&vbq->lock);
946                 }
947                 spin_unlock(&vb->lock);
948                 break;
949 next:
950                 spin_unlock(&vb->lock);
951         }
952
953         if (purge)
954                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
955
956         put_cpu_var(vmap_block_queue);
957         rcu_read_unlock();
958
959         if (!addr) {
960                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
961                 if (IS_ERR(vb))
962                         return vb;
963                 goto again;
964         }
965
966         return (void *)addr;
967 }
968
969 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
970 {
971         unsigned long offset;
972         unsigned long vb_idx;
973         unsigned int order;
974         struct vmap_block *vb;
975
976         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
977         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
978
979         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
980
981         order = get_order(size);
982
983         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
984
985         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
986         rcu_read_lock();
987         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
988         rcu_read_unlock();
989         BUG_ON(!vb);
990
991         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
992
993         spin_lock(&vb->lock);
994         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
995
996         vb->dirty += 1UL << order;
997         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
998                 BUG_ON(vb->free);
999                 spin_unlock(&vb->lock);
1000                 free_vmap_block(vb);
1001         } else
1002                 spin_unlock(&vb->lock);
1003 }
1004
1005 /**
1006  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1007  *
1008  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1009  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1010  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1011  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1012  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1013  *
1014  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1015  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1016  * from the vmap layer.
1017  */
1018 void vm_unmap_aliases(void)
1019 {
1020         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1021         int cpu;
1022         int flush = 0;
1023
1024         if (unlikely(!vmap_initialized))
1025                 return;
1026
1027         for_each_possible_cpu(cpu) {
1028                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1029                 struct vmap_block *vb;
1030
1031                 rcu_read_lock();
1032                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1033                         int i;
1034
1035                         spin_lock(&vb->lock);
1036                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1037                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1038                                 unsigned long s, e;
1039                                 int j;
1040                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1041                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1042
1043                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1044                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1045                                 flush = 1;
1046
1047                                 if (s < start)
1048                                         start = s;
1049                                 if (e > end)
1050                                         end = e;
1051
1052                                 i = j;
1053                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1054                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1055                         }
1056                         spin_unlock(&vb->lock);
1057                 }
1058                 rcu_read_unlock();
1059         }
1060
1061         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1064
1065 /**
1066  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1067  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1068  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1069  */
1070 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1071 {
1072         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1073         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1074
1075         BUG_ON(!addr);
1076         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1077         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1078         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1079
1080         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1081         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1082
1083         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1084                 vb_free(mem, size);
1085         else
1086                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1087 }
1088 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1089
1090 /**
1091  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1092  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1093  * @count: number of pages
1094  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1095  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1096  *
1097  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1098  */
1099 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1100 {
1101         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1102         unsigned long addr;
1103         void *mem;
1104
1105         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1106                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1107                 if (IS_ERR(mem))
1108                         return NULL;
1109                 addr = (unsigned long)mem;
1110         } else {
1111                 struct vmap_area *va;
1112                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1113                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1114                 if (IS_ERR(va))
1115                         return NULL;
1116
1117                 addr = va->va_start;
1118                 mem = (void *)addr;
1119         }
1120         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1121                 vm_unmap_ram(mem, count);
1122                 return NULL;
1123         }
1124         return mem;
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1127
1128 /**
1129  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1130  * @vm: vm_struct to add
1131  *
1132  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1133  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1134  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1135  *
1136  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1137  */
1138 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1139 {
1140         struct vm_struct *tmp, **p;
1141
1142         BUG_ON(vmap_initialized);
1143         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1144                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1145                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1146                         break;
1147                 } else
1148                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1149         }
1150         vm->next = *p;
1151         *p = vm;
1152 }
1153
1154 /**
1155  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1156  * @vm: vm_struct to register
1157  * @align: requested alignment
1158  *
1159  * This function is used to register kernel vm area before
1160  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1161  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1162  * vm->addr contains the allocated address.
1163  *
1164  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1165  */
1166 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1167 {
1168         static size_t vm_init_off __initdata;
1169         unsigned long addr;
1170
1171         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1172         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1173
1174         vm->addr = (void *)addr;
1175
1176         vm_area_add_early(vm);
1177 }
1178
1179 void __init vmalloc_init(void)
1180 {
1181         struct vmap_area *va;
1182         struct vm_struct *tmp;
1183         int i;
1184
1185         for_each_possible_cpu(i) {
1186                 struct vmap_block_queue *vbq;
1187
1188                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1189                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1190                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1191         }
1192
1193         /* Import existing vmlist entries. */
1194         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1195                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1196                 va->flags = VM_VM_AREA;
1197                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1198                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1199                 va->vm = tmp;
1200                 __insert_vmap_area(va);
1201         }
1202
1203         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1204
1205         vmap_initialized = true;
1206 }
1207
1208 /**
1209  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1210  * @addr: start of the VM area to map
1211  * @size: size of the VM area to map
1212  * @prot: page protection flags to use
1213  * @pages: pages to map
1214  *
1215  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1216  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1217  * friends.
1218  *
1219  * NOTE:
1220  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1221  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1222  * before calling this function.
1223  *
1224  * RETURNS:
1225  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1226  */
1227 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1228                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1229 {
1230         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1235  * @addr: start of the VM area to unmap
1236  * @size: size of the VM area to unmap
1237  *
1238  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1239  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1240  * friends.
1241  *
1242  * NOTE:
1243  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1244  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1245  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1246  */
1247 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1248 {
1249         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1252
1253 /**
1254  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1255  * @addr: start of the VM area to unmap
1256  * @size: size of the VM area to unmap
1257  *
1258  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1259  * the unmapping and tlb after.
1260  */
1261 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1262 {
1263         unsigned long end = addr + size;
1264
1265         flush_cache_vunmap(addr, end);
1266         vunmap_page_range(addr, end);
1267         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1268 }
1269
1270 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1271 {
1272         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1273         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1274         int err;
1275
1276         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1277         if (err > 0) {
1278                 *pages += err;
1279                 err = 0;
1280         }
1281
1282         return err;
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1285
1286 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1287 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1288 struct vm_struct *vmlist;
1289
1290 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1291                               unsigned long flags, const void *caller)
1292 {
1293         vm->flags = flags;
1294         vm->addr = (void *)va->va_start;
1295         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1296         vm->caller = caller;
1297         va->vm = vm;
1298         va->flags |= VM_VM_AREA;
1299 }
1300
1301 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1302 {
1303         struct vm_struct *tmp, **p;
1304
1305         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1306         write_lock(&vmlist_lock);
1307         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1308                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1309                         break;
1310         }
1311         vm->next = *p;
1312         *p = vm;
1313         write_unlock(&vmlist_lock);
1314 }
1315
1316 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1317                               unsigned long flags, const void *caller)
1318 {
1319         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1320         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1321 }
1322
1323 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1324                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1325                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1326 {
1327         struct vmap_area *va;
1328         struct vm_struct *area;
1329
1330         BUG_ON(in_interrupt());
1331         if (flags & VM_IOREMAP) {
1332                 int bit = fls(size);
1333
1334                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1335                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1336                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1337                         bit = PAGE_SHIFT;
1338
1339                 align = 1ul << bit;
1340         }
1341
1342         size = PAGE_ALIGN(size);
1343         if (unlikely(!size))
1344                 return NULL;
1345
1346         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1347         if (unlikely(!area))
1348                 return NULL;
1349
1350         /*
1351          * We always allocate a guard page.
1352          */
1353         size += PAGE_SIZE;
1354
1355         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1356         if (IS_ERR(va)) {
1357                 kfree(area);
1358                 return NULL;
1359         }
1360
1361         /*
1362          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1363          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1364          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1365          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1366          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1367          */
1368         if (flags & VM_UNLIST)
1369                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1370         else
1371                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1372
1373         return area;
1374 }
1375
1376 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1377                                 unsigned long start, unsigned long end)
1378 {
1379         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1380                                                 __builtin_return_address(0));
1381 }
1382 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1383
1384 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1385                                        unsigned long start, unsigned long end,
1386                                        const void *caller)
1387 {
1388         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1389                                   caller);
1390 }
1391
1392 /**
1393  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1394  *      @size:          size of the area
1395  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1396  *
1397  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1398  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1399  *      on success or %NULL on failure.
1400  */
1401 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1402 {
1403         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1404                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1405 }
1406
1407 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1408                                 const void *caller)
1409 {
1410         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1411                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1412 }
1413
1414 /**
1415  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1416  *      @addr:          base address
1417  *
1418  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1419  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1420  *      pointer valid.
1421  */
1422 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1423 {
1424         struct vmap_area *va;
1425
1426         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1427         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1428                 return va->vm;
1429
1430         return NULL;
1431 }
1432
1433 /**
1434  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1435  *      @addr:          base address
1436  *
1437  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1438  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1439  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1440  */
1441 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1442 {
1443         struct vmap_area *va;
1444
1445         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1446         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1447                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1448
1449                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1450                         struct vm_struct *tmp, **p;
1451                         /*
1452                          * remove from list and disallow access to
1453                          * this vm_struct before unmap. (address range
1454                          * confliction is maintained by vmap.)
1455                          */
1456                         write_lock(&vmlist_lock);
1457                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1458                                 ;
1459                         *p = tmp->next;
1460                         write_unlock(&vmlist_lock);
1461                 }
1462
1463                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1464                 free_unmap_vmap_area(va);
1465                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1466
1467                 return vm;
1468         }
1469         return NULL;
1470 }
1471
1472 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1473 {
1474         struct vm_struct *area;
1475
1476         if (!addr)
1477                 return;
1478
1479         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1480                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1481                 return;
1482         }
1483
1484         area = remove_vm_area(addr);
1485         if (unlikely(!area)) {
1486                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1487                                 addr);
1488                 return;
1489         }
1490
1491         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1492         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1493
1494         if (deallocate_pages) {
1495                 int i;
1496
1497                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1498                         struct page *page = area->pages[i];
1499
1500                         BUG_ON(!page);
1501                         __free_page(page);
1502                 }
1503
1504                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1505                         vfree(area->pages);
1506                 else
1507                         kfree(area->pages);
1508         }
1509
1510         kfree(area);
1511         return;
1512 }
1513
1514 /**
1515  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1516  *      @addr:          memory base address
1517  *
1518  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1519  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1520  *      NULL, no operation is performed.
1521  *
1522  *      Must not be called in interrupt context.
1523  */
1524 void vfree(const void *addr)
1525 {
1526         BUG_ON(in_interrupt());
1527
1528         kmemleak_free(addr);
1529
1530         __vunmap(addr, 1);
1531 }
1532 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1533
1534 /**
1535  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1536  *      @addr:          memory base address
1537  *
1538  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1539  *      which was created from the page array passed to vmap().
1540  *
1541  *      Must not be called in interrupt context.
1542  */
1543 void vunmap(const void *addr)
1544 {
1545         BUG_ON(in_interrupt());
1546         might_sleep();
1547         __vunmap(addr, 0);
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1550
1551 /**
1552  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1553  *      @pages:         array of page pointers
1554  *      @count:         number of pages to map
1555  *      @flags:         vm_area->flags
1556  *      @prot:          page protection for the mapping
1557  *
1558  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1559  *      space.
1560  */
1561 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1562                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1563 {
1564         struct vm_struct *area;
1565
1566         might_sleep();
1567
1568         if (count > totalram_pages)
1569                 return NULL;
1570
1571         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1572                                         __builtin_return_address(0));
1573         if (!area)
1574                 return NULL;
1575
1576         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1577                 vunmap(area->addr);
1578                 return NULL;
1579         }
1580
1581         return area->addr;
1582 }
1583 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1584
1585 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1586                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1587                             int node, const void *caller);
1588 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1589                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1590 {
1591         const int order = 0;
1592         struct page **pages;
1593         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1594         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1595
1596         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1597         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1598
1599         area->nr_pages = nr_pages;
1600         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1601         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1602                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1603                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1604                 area->flags |= VM_VPAGES;
1605         } else {
1606                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1607         }
1608         area->pages = pages;
1609         area->caller = caller;
1610         if (!area->pages) {
1611                 remove_vm_area(area->addr);
1612                 kfree(area);
1613                 return NULL;
1614         }
1615
1616         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1617                 struct page *page;
1618                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1619
1620                 if (node < 0)
1621                         page = alloc_page(tmp_mask);
1622                 else
1623                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1624
1625                 if (unlikely(!page)) {
1626                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1627                         area->nr_pages = i;
1628                         goto fail;
1629                 }
1630                 area->pages[i] = page;
1631         }
1632
1633         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1634                 goto fail;
1635         return area->addr;
1636
1637 fail:
1638         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1639                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1640                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1641         vfree(area->addr);
1642         return NULL;
1643 }
1644
1645 /**
1646  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1647  *      @size:          allocation size
1648  *      @align:         desired alignment
1649  *      @start:         vm area range start
1650  *      @end:           vm area range end
1651  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1652  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1653  *      @node:          node to use for allocation or -1
1654  *      @caller:        caller's return address
1655  *
1656  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1657  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1658  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1659  */
1660 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1661                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1662                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1663 {
1664         struct vm_struct *area;
1665         void *addr;
1666         unsigned long real_size = size;
1667
1668         size = PAGE_ALIGN(size);
1669         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1670                 goto fail;
1671
1672         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1673                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1674         if (!area)
1675                 goto fail;
1676
1677         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1678         if (!addr)
1679                 return NULL;
1680
1681         /*
1682          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1683          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1684          */
1685         insert_vmalloc_vmlist(area);
1686
1687         /*
1688          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1689          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1690          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1691          */
1692         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1693
1694         return addr;
1695
1696 fail:
1697         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1698                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1699                           real_size);
1700         return NULL;
1701 }
1702
1703 /**
1704  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1705  *      @size:          allocation size
1706  *      @align:         desired alignment
1707  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1708  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1709  *      @node:          node to use for allocation or -1
1710  *      @caller:        caller's return address
1711  *
1712  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1713  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1714  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1715  */
1716 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1717                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1718                             int node, const void *caller)
1719 {
1720         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1721                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1722 }
1723
1724 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1725 {
1726         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1727                                 __builtin_return_address(0));
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1730
1731 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1732                                         int node, gfp_t flags)
1733 {
1734         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1735                                         node, __builtin_return_address(0));
1736 }
1737
1738 /**
1739  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1740  *      @size:          allocation size
1741  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1742  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1743  *
1744  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1745  *      use __vmalloc() instead.
1746  */
1747 void *vmalloc(unsigned long size)
1748 {
1749         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1750 }
1751 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1752
1753 /**
1754  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1755  *      @size:  allocation size
1756  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1757  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1758  *      The memory allocated is set to zero.
1759  *
1760  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1761  *      use __vmalloc() instead.
1762  */
1763 void *vzalloc(unsigned long size)
1764 {
1765         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1766                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1767 }
1768 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1769
1770 /**
1771  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1772  * @size: allocation size
1773  *
1774  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1775  * without leaking data.
1776  */
1777 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1778 {
1779         struct vm_struct *area;
1780         void *ret;
1781
1782         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1783                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1784                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1785         if (ret) {
1786                 area = find_vm_area(ret);
1787                 area->flags |= VM_USERMAP;
1788         }
1789         return ret;
1790 }
1791 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1792
1793 /**
1794  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1795  *      @size:          allocation size
1796  *      @node:          numa node
1797  *
1798  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1799  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1800  *
1801  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1802  *      use __vmalloc() instead.
1803  */
1804 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1805 {
1806         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1807                                         node, __builtin_return_address(0));
1808 }
1809 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1810
1811 /**
1812  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1813  * @size:       allocation size
1814  * @node:       numa node
1815  *
1816  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1817  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1818  * The memory allocated is set to zero.
1819  *
1820  * For tight control over page level allocator and protection flags
1821  * use __vmalloc_node() instead.
1822  */
1823 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1824 {
1825         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1826                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1827 }
1828 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1829
1830 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1831 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1832 #endif
1833
1834 /**
1835  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1836  *      @size:          allocation size
1837  *
1838  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1839  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1840  *      executable kernel virtual space.
1841  *
1842  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1843  *      use __vmalloc() instead.
1844  */
1845
1846 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1847 {
1848         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1849                               -1, __builtin_return_address(0));
1850 }
1851
1852 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1853 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1854 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1855 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1856 #else
1857 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1858 #endif
1859
1860 /**
1861  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1862  *      @size:          allocation size
1863  *
1864  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1865  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1866  */
1867 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1868 {
1869         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1870                               -1, __builtin_return_address(0));
1871 }
1872 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1873
1874 /**
1875  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1876  *      @size:          allocation size
1877  *
1878  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1879  * mapped to userspace without leaking data.
1880  */
1881 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1882 {
1883         struct vm_struct *area;
1884         void *ret;
1885
1886         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1887                              -1, __builtin_return_address(0));
1888         if (ret) {
1889                 area = find_vm_area(ret);
1890                 area->flags |= VM_USERMAP;
1891         }
1892         return ret;
1893 }
1894 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1895
1896 /*
1897  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1898  * If the page is not present, fill zero.
1899  */
1900
1901 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1902 {
1903         struct page *p;
1904         int copied = 0;
1905
1906         while (count) {
1907                 unsigned long offset, length;
1908
1909                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1910                 length = PAGE_SIZE - offset;
1911                 if (length > count)
1912                         length = count;
1913                 p = vmalloc_to_page(addr);
1914                 /*
1915                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1916                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1917                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1918                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1919                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1920                  */
1921                 if (p) {
1922                         /*
1923                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1924                          * function description)
1925                          */
1926                         void *map = kmap_atomic(p);
1927                         memcpy(buf, map + offset, length);
1928                         kunmap_atomic(map);
1929                 } else
1930                         memset(buf, 0, length);
1931
1932                 addr += length;
1933                 buf += length;
1934                 copied += length;
1935                 count -= length;
1936         }
1937         return copied;
1938 }
1939
1940 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1941 {
1942         struct page *p;
1943         int copied = 0;
1944
1945         while (count) {
1946                 unsigned long offset, length;
1947
1948                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1949                 length = PAGE_SIZE - offset;
1950                 if (length > count)
1951                         length = count;
1952                 p = vmalloc_to_page(addr);
1953                 /*
1954                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1955                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1956                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1957                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1958                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1959                  */
1960                 if (p) {
1961                         /*
1962                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1963                          * function description)
1964                          */
1965                         void *map = kmap_atomic(p);
1966                         memcpy(map + offset, buf, length);
1967                         kunmap_atomic(map);
1968                 }
1969                 addr += length;
1970                 buf += length;
1971                 copied += length;
1972                 count -= length;
1973         }
1974         return copied;
1975 }
1976
1977 /**
1978  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1979  *      @buf:           buffer for reading data
1980  *      @addr:          vm address.
1981  *      @count:         number of bytes to be read.
1982  *
1983  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1984  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1985  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1986  *
1987  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1988  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1989  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1990  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1991  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1992  *
1993  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1994  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1995  *
1996  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1997  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1998  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1999  *      any informaion, as /dev/kmem.
2000  *
2001  */
2002
2003 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2004 {
2005         struct vm_struct *tmp;
2006         char *vaddr, *buf_start = buf;
2007         unsigned long buflen = count;
2008         unsigned long n;
2009
2010         /* Don't allow overflow */
2011         if ((unsigned long) addr + count < count)
2012                 count = -(unsigned long) addr;
2013
2014         read_lock(&vmlist_lock);
2015         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2016                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2017                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2018                         continue;
2019                 while (addr < vaddr) {
2020                         if (count == 0)
2021                                 goto finished;
2022                         *buf = '\0';
2023                         buf++;
2024                         addr++;
2025                         count--;
2026                 }
2027                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2028                 if (n > count)
2029                         n = count;
2030                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2031                         aligned_vread(buf, addr, n);
2032                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2033                         memset(buf, 0, n);
2034                 buf += n;
2035                 addr += n;
2036                 count -= n;
2037         }
2038 finished:
2039         read_unlock(&vmlist_lock);
2040
2041         if (buf == buf_start)
2042                 return 0;
2043         /* zero-fill memory holes */
2044         if (buf != buf_start + buflen)
2045                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2046
2047         return buflen;
2048 }
2049
2050 /**
2051  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2052  *      @buf:           buffer for source data
2053  *      @addr:          vm address.
2054  *      @count:         number of bytes to be read.
2055  *
2056  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2057  *      (same number to @count).
2058  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2059  *      vmalloc area, returns 0.
2060  *
2061  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2062  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2063  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2064  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2065  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2066  *
2067  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2068  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2069  *
2070  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2071  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2072  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2073  *      any informaion, as /dev/kmem.
2074  */
2075
2076 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2077 {
2078         struct vm_struct *tmp;
2079         char *vaddr;
2080         unsigned long n, buflen;
2081         int copied = 0;
2082
2083         /* Don't allow overflow */
2084         if ((unsigned long) addr + count < count)
2085                 count = -(unsigned long) addr;
2086         buflen = count;
2087
2088         read_lock(&vmlist_lock);
2089         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2090                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2091                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2092                         continue;
2093                 while (addr < vaddr) {
2094                         if (count == 0)
2095                                 goto finished;
2096                         buf++;
2097                         addr++;
2098                         count--;
2099                 }
2100                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2101                 if (n > count)
2102                         n = count;
2103                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2104                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2105                         copied++;
2106                 }
2107                 buf += n;
2108                 addr += n;
2109                 count -= n;
2110         }
2111 finished:
2112         read_unlock(&vmlist_lock);
2113         if (!copied)
2114                 return 0;
2115         return buflen;
2116 }
2117
2118 /**
2119  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2120  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2121  *      @addr:          vmalloc memory
2122  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2123  *
2124  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2125  *
2126  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2127  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2128  *      that criteria isn't met.
2129  *
2130  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2131  */
2132 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2133                                                 unsigned long pgoff)
2134 {
2135         struct vm_struct *area;
2136         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2137         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2138
2139         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2140                 return -EINVAL;
2141
2142         area = find_vm_area(addr);
2143         if (!area)
2144                 return -EINVAL;
2145
2146         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2147                 return -EINVAL;
2148
2149         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2153         do {
2154                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2155                 int ret;
2156
2157                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2158                 if (ret)
2159                         return ret;
2160
2161                 uaddr += PAGE_SIZE;
2162                 addr += PAGE_SIZE;
2163                 usize -= PAGE_SIZE;
2164         } while (usize > 0);
2165
2166         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2167         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2168
2169         return 0;
2170 }
2171 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2172
2173 /*
2174  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2175  * have one.
2176  */
2177 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2178 {
2179 }
2180
2181
2182 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2183 {
2184         pte_t ***p = data;
2185
2186         if (p) {
2187                 *(*p) = pte;
2188                 (*p)++;
2189         }
2190         return 0;
2191 }
2192
2193 /**
2194  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2195  *      @size:          size of the area
2196  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2197  *
2198  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2199  *
2200  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2201  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2202  *      are created.
2203  *
2204  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2205  *      allocated for the VM area are returned.
2206  */
2207 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2208 {
2209         struct vm_struct *area;
2210
2211         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2212                                 __builtin_return_address(0));
2213         if (area == NULL)
2214                 return NULL;
2215
2216         /*
2217          * This ensures that page tables are constructed for this region
2218          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2219          */
2220         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2221                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2222                 free_vm_area(area);
2223                 return NULL;
2224         }
2225
2226         return area;
2227 }
2228 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2229
2230 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2231 {
2232         struct vm_struct *ret;
2233         ret = remove_vm_area(area->addr);
2234         BUG_ON(ret != area);
2235         kfree(area);
2236 }
2237 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2238
2239 #ifdef CONFIG_SMP
2240 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2241 {
2242         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2243 }
2244
2245 /**
2246  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2247  * @end: target address
2248  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2249  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2250  *
2251  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2252  *          %false if no vmap_area exists
2253  *
2254  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2255  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2256  */
2257 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2258                                struct vmap_area **pnext,
2259                                struct vmap_area **pprev)
2260 {
2261         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2262         struct vmap_area *va = NULL;
2263
2264         while (n) {
2265                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2266                 if (end < va->va_end)
2267                         n = n->rb_left;
2268                 else if (end > va->va_end)
2269                         n = n->rb_right;
2270                 else
2271                         break;
2272         }
2273
2274         if (!va)
2275                 return false;
2276
2277         if (va->va_end > end) {
2278                 *pnext = va;
2279                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2280         } else {
2281                 *pprev = va;
2282                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2283         }
2284         return true;
2285 }
2286
2287 /**
2288  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2289  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2290  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2291  * @align: alignment
2292  *
2293  * Returns: determined end address
2294  *
2295  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2296  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2297  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2298  *
2299  * Please note that the address returned by this function may fall
2300  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2301  * that.
2302  */
2303 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2304                                        struct vmap_area **pprev,
2305                                        unsigned long align)
2306 {
2307         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2308         unsigned long addr;
2309
2310         if (*pnext)
2311                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2312         else
2313                 addr = vmalloc_end;
2314
2315         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2316                 *pnext = *pprev;
2317                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2318         }
2319
2320         return addr;
2321 }
2322
2323 /**
2324  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2325  * @offsets: array containing offset of each area
2326  * @sizes: array containing size of each area
2327  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2328  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2329  *
2330  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2331  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2332  *
2333  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2334  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2335  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2336  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2337  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2338  * areas are allocated from top.
2339  *
2340  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2341  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2342  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2343  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2344  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2345  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2346  */
2347 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2348                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2349                                      size_t align)
2350 {
2351         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2352         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2353         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2354         struct vm_struct **vms;
2355         int area, area2, last_area, term_area;
2356         unsigned long base, start, end, last_end;
2357         bool purged = false;
2358
2359         /* verify parameters and allocate data structures */
2360         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2361         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2362                 start = offsets[area];
2363                 end = start + sizes[area];
2364
2365                 /* is everything aligned properly? */
2366                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2367                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2368
2369                 /* detect the area with the highest address */
2370                 if (start > offsets[last_area])
2371                         last_area = area;
2372
2373                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2374                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2375                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2376
2377                         if (area2 == area)
2378                                 continue;
2379
2380                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2381                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2382                 }
2383         }
2384         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2385
2386         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2387                 WARN_ON(true);
2388                 return NULL;
2389         }
2390
2391         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2392         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2393         if (!vas || !vms)
2394                 goto err_free2;
2395
2396         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2397                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2398                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2399                 if (!vas[area] || !vms[area])
2400                         goto err_free;
2401         }
2402 retry:
2403         spin_lock(&vmap_area_lock);
2404
2405         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2406         area = term_area = last_area;
2407         start = offsets[area];
2408         end = start + sizes[area];
2409
2410         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2411                 base = vmalloc_end - last_end;
2412                 goto found;
2413         }
2414         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2415
2416         while (true) {
2417                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2418                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2419
2420                 /*
2421                  * base might have underflowed, add last_end before
2422                  * comparing.
2423                  */
2424                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2425                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2426                         if (!purged) {
2427                                 purge_vmap_area_lazy();
2428                                 purged = true;
2429                                 goto retry;
2430                         }
2431                         goto err_free;
2432                 }
2433
2434                 /*
2435                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2436                  * right below next and then recheck.
2437                  */
2438                 if (next && next->va_start < base + end) {
2439                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2440                         term_area = area;
2441                         continue;
2442                 }
2443
2444                 /*
2445                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2446                  * base so that it's right below new next and then
2447                  * recheck.
2448                  */
2449                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2450                         next = prev;
2451                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2452                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2453                         term_area = area;
2454                         continue;
2455                 }
2456
2457                 /*
2458                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2459                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2460                  */
2461                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2462                 if (area == term_area)
2463                         break;
2464                 start = offsets[area];
2465                 end = start + sizes[area];
2466                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2467         }
2468 found:
2469         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2470         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2471                 struct vmap_area *va = vas[area];
2472
2473                 va->va_start = base + offsets[area];
2474                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2475                 __insert_vmap_area(va);
2476         }
2477
2478         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2479
2480         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2481
2482         /* insert all vm's */
2483         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2484                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2485                                   pcpu_get_vm_areas);
2486
2487         kfree(vas);
2488         return vms;
2489
2490 err_free:
2491         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2492                 kfree(vas[area]);
2493                 kfree(vms[area]);
2494         }
2495 err_free2:
2496         kfree(vas);
2497         kfree(vms);
2498         return NULL;
2499 }
2500
2501 /**
2502  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2503  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2504  * @nr_vms: the number of allocated areas
2505  *
2506  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2507  */
2508 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2509 {
2510         int i;
2511
2512         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2513                 free_vm_area(vms[i]);
2514         kfree(vms);
2515 }
2516 #endif  /* CONFIG_SMP */
2517
2518 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2519 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2520         __acquires(&vmlist_lock)
2521 {
2522         loff_t n = *pos;
2523         struct vm_struct *v;
2524
2525         read_lock(&vmlist_lock);
2526         v = vmlist;
2527         while (n > 0 && v) {
2528                 n--;
2529                 v = v->next;
2530         }
2531         if (!n)
2532                 return v;
2533
2534         return NULL;
2535
2536 }
2537
2538 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2539 {
2540         struct vm_struct *v = p;
2541
2542         ++*pos;
2543         return v->next;
2544 }
2545
2546 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2547         __releases(&vmlist_lock)
2548 {
2549         read_unlock(&vmlist_lock);
2550 }
2551
2552 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2553 {
2554         if (NUMA_BUILD) {
2555                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2556
2557                 if (!counters)
2558                         return;
2559
2560                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2561
2562                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2563                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2564
2565                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2566                         if (counters[nr])
2567                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2568         }
2569 }
2570
2571 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2572 {
2573         struct vm_struct *v = p;
2574
2575         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2576                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2577
2578         if (v->caller)
2579                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2580
2581         if (v->nr_pages)
2582                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2583
2584         if (v->phys_addr)
2585                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2586
2587         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2588                 seq_printf(m, " ioremap");
2589
2590         if (v->flags & VM_ALLOC)
2591                 seq_printf(m, " vmalloc");
2592
2593         if (v->flags & VM_MAP)
2594                 seq_printf(m, " vmap");
2595
2596         if (v->flags & VM_USERMAP)
2597                 seq_printf(m, " user");
2598
2599         if (v->flags & VM_VPAGES)
2600                 seq_printf(m, " vpages");
2601
2602         show_numa_info(m, v);
2603         seq_putc(m, '\n');
2604         return 0;
2605 }
2606
2607 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2608         .start = s_start,
2609         .next = s_next,
2610         .stop = s_stop,
2611         .show = s_show,
2612 };
2613
2614 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2615 {
2616         unsigned int *ptr = NULL;
2617         int ret;
2618
2619         if (NUMA_BUILD) {
2620                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2621                 if (ptr == NULL)
2622                         return -ENOMEM;
2623         }
2624         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2625         if (!ret) {
2626                 struct seq_file *m = file->private_data;
2627                 m->private = ptr;
2628         } else
2629                 kfree(ptr);
2630         return ret;
2631 }
2632
2633 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2634         .open           = vmalloc_open,
2635         .read           = seq_read,
2636         .llseek         = seq_lseek,
2637         .release        = seq_release_private,
2638 };
2639
2640 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2641 {
2642         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2643         return 0;
2644 }
2645 module_init(proc_vmalloc_init);
2646 #endif
2647