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