kexec, vmalloc: export additional vmalloc layer information
[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 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
253 /* Export for kexec only */
254 LIST_HEAD(vmap_area_list);
255 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
256
257 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
258 static struct rb_node *free_vmap_cache;
259 static unsigned long cached_hole_size;
260 static unsigned long cached_vstart;
261 static unsigned long cached_align;
262
263 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
264
265 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
266 {
267         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
268
269         while (n) {
270                 struct vmap_area *va;
271
272                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
273                 if (addr < va->va_start)
274                         n = n->rb_left;
275                 else if (addr > va->va_start)
276                         n = n->rb_right;
277                 else
278                         return va;
279         }
280
281         return NULL;
282 }
283
284 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
285 {
286         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
287         struct rb_node *parent = NULL;
288         struct rb_node *tmp;
289
290         while (*p) {
291                 struct vmap_area *tmp_va;
292
293                 parent = *p;
294                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
295                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
296                         p = &(*p)->rb_left;
297                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
298                         p = &(*p)->rb_right;
299                 else
300                         BUG();
301         }
302
303         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
304         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
305
306         /* address-sort this list */
307         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
308         if (tmp) {
309                 struct vmap_area *prev;
310                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
311                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
312         } else
313                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
314 }
315
316 static void purge_vmap_area_lazy(void);
317
318 /*
319  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
320  * vstart and vend.
321  */
322 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
323                                 unsigned long align,
324                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
325                                 int node, gfp_t gfp_mask)
326 {
327         struct vmap_area *va;
328         struct rb_node *n;
329         unsigned long addr;
330         int purged = 0;
331         struct vmap_area *first;
332
333         BUG_ON(!size);
334         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
335         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
336
337         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
338                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
339         if (unlikely(!va))
340                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
341
342 retry:
343         spin_lock(&vmap_area_lock);
344         /*
345          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
346          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
347          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
348          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
349          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
350          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
351          * without updating cached_hole_size or cached_align.
352          */
353         if (!free_vmap_cache ||
354                         size < cached_hole_size ||
355                         vstart < cached_vstart ||
356                         align < cached_align) {
357 nocache:
358                 cached_hole_size = 0;
359                 free_vmap_cache = NULL;
360         }
361         /* record if we encounter less permissive parameters */
362         cached_vstart = vstart;
363         cached_align = align;
364
365         /* find starting point for our search */
366         if (free_vmap_cache) {
367                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
368                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
369                 if (addr < vstart)
370                         goto nocache;
371                 if (addr + size - 1 < addr)
372                         goto overflow;
373
374         } else {
375                 addr = ALIGN(vstart, align);
376                 if (addr + size - 1 < addr)
377                         goto overflow;
378
379                 n = vmap_area_root.rb_node;
380                 first = NULL;
381
382                 while (n) {
383                         struct vmap_area *tmp;
384                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
385                         if (tmp->va_end >= addr) {
386                                 first = tmp;
387                                 if (tmp->va_start <= addr)
388                                         break;
389                                 n = n->rb_left;
390                         } else
391                                 n = n->rb_right;
392                 }
393
394                 if (!first)
395                         goto found;
396         }
397
398         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
399         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
400                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
401                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
402                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
403                 if (addr + size - 1 < addr)
404                         goto overflow;
405
406                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
407                         goto found;
408
409                 first = list_entry(first->list.next,
410                                 struct vmap_area, list);
411         }
412
413 found:
414         if (addr + size > vend)
415                 goto overflow;
416
417         va->va_start = addr;
418         va->va_end = addr + size;
419         va->flags = 0;
420         __insert_vmap_area(va);
421         free_vmap_cache = &va->rb_node;
422         spin_unlock(&vmap_area_lock);
423
424         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
425         BUG_ON(va->va_start < vstart);
426         BUG_ON(va->va_end > vend);
427
428         return va;
429
430 overflow:
431         spin_unlock(&vmap_area_lock);
432         if (!purged) {
433                 purge_vmap_area_lazy();
434                 purged = 1;
435                 goto retry;
436         }
437         if (printk_ratelimit())
438                 printk(KERN_WARNING
439                         "vmap allocation for size %lu failed: "
440                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
441         kfree(va);
442         return ERR_PTR(-EBUSY);
443 }
444
445 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
446 {
447         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
448
449         if (free_vmap_cache) {
450                 if (va->va_end < cached_vstart) {
451                         free_vmap_cache = NULL;
452                 } else {
453                         struct vmap_area *cache;
454                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
455                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
456                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
457                                 /*
458                                  * We don't try to update cached_hole_size or
459                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
460                                  */
461                         }
462                 }
463         }
464         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
465         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
466         list_del_rcu(&va->list);
467
468         /*
469          * Track the highest possible candidate for pcpu area
470          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
471          * here too, consider only end addresses which fall inside
472          * vmalloc area proper.
473          */
474         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
475                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
476
477         kfree_rcu(va, rcu_head);
478 }
479
480 /*
481  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
482  */
483 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
484 {
485         spin_lock(&vmap_area_lock);
486         __free_vmap_area(va);
487         spin_unlock(&vmap_area_lock);
488 }
489
490 /*
491  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
492  */
493 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
496 }
497
498 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
499 {
500         /*
501          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
502          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
503          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
504          * space after a page has been freed.
505          *
506          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
507          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
508          *
509          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
510          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
511          * faster).
512          */
513 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
514         vunmap_page_range(start, end);
515         flush_tlb_kernel_range(start, end);
516 #endif
517 }
518
519 /*
520  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
521  * before attempting to purge with a TLB flush.
522  *
523  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
524  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
525  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
526  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
527  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
528  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
529  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
530  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
531  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
532  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
533  * becomes a problem on bigger systems.
534  */
535 static unsigned long lazy_max_pages(void)
536 {
537         unsigned int log;
538
539         log = fls(num_online_cpus());
540
541         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
542 }
543
544 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
545
546 /* for per-CPU blocks */
547 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
548
549 /*
550  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
551  * immediately freed.
552  */
553 void set_iounmap_nonlazy(void)
554 {
555         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
556 }
557
558 /*
559  * Purges all lazily-freed vmap areas.
560  *
561  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
562  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
563  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
564  * their own TLB flushing).
565  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
566  *              *end = max(*end, highest purged address)
567  */
568 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
569                                         int sync, int force_flush)
570 {
571         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
572         LIST_HEAD(valist);
573         struct vmap_area *va;
574         struct vmap_area *n_va;
575         int nr = 0;
576
577         /*
578          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
579          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
580          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
581          */
582         if (!sync && !force_flush) {
583                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
584                         return;
585         } else
586                 spin_lock(&purge_lock);
587
588         if (sync)
589                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
590
591         rcu_read_lock();
592         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
593                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
594                         if (va->va_start < *start)
595                                 *start = va->va_start;
596                         if (va->va_end > *end)
597                                 *end = va->va_end;
598                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
599                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
600                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
601                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
602                 }
603         }
604         rcu_read_unlock();
605
606         if (nr)
607                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
608
609         if (nr || force_flush)
610                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
611
612         if (nr) {
613                 spin_lock(&vmap_area_lock);
614                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
615                         __free_vmap_area(va);
616                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
617         }
618         spin_unlock(&purge_lock);
619 }
620
621 /*
622  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
623  * is already purging.
624  */
625 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
626 {
627         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
628
629         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
630 }
631
632 /*
633  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
634  */
635 static void purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
644  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
645  * previously.
646  */
647 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
648 {
649         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
650         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
651         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
652                 try_purge_vmap_area_lazy();
653 }
654
655 /*
656  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
657  * called for the correct range previously.
658  */
659 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
660 {
661         unmap_vmap_area(va);
662         free_vmap_area_noflush(va);
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area
667  */
668 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
669 {
670         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
671         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
672 }
673
674 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
675 {
676         struct vmap_area *va;
677
678         spin_lock(&vmap_area_lock);
679         va = __find_vmap_area(addr);
680         spin_unlock(&vmap_area_lock);
681
682         return va;
683 }
684
685 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
686 {
687         struct vmap_area *va;
688
689         va = find_vmap_area(addr);
690         BUG_ON(!va);
691         free_unmap_vmap_area(va);
692 }
693
694
695 /*** Per cpu kva allocator ***/
696
697 /*
698  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
699  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
700  */
701 /*
702  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
703  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
704  * instead (we just need a rough idea)
705  */
706 #if BITS_PER_LONG == 32
707 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
708 #else
709 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
710 #endif
711
712 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
713 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
714 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
715 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
716 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
717 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
718 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
719                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
720                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
721                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
722
723 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
724
725 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
726
727 struct vmap_block_queue {
728         spinlock_t lock;
729         struct list_head free;
730 };
731
732 struct vmap_block {
733         spinlock_t lock;
734         struct vmap_area *va;
735         struct vmap_block_queue *vbq;
736         unsigned long free, dirty;
737         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
738         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
739         struct list_head free_list;
740         struct rcu_head rcu_head;
741         struct list_head purge;
742 };
743
744 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
745 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
746
747 /*
748  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
749  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
750  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
751  */
752 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
753 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
754
755 /*
756  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
757  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
758  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
759  * big problem.
760  */
761
762 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
763 {
764         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
765         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
766         return addr;
767 }
768
769 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
770 {
771         struct vmap_block_queue *vbq;
772         struct vmap_block *vb;
773         struct vmap_area *va;
774         unsigned long vb_idx;
775         int node, err;
776
777         node = numa_node_id();
778
779         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
780                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
781         if (unlikely(!vb))
782                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
783
784         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
785                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
786                                         node, gfp_mask);
787         if (IS_ERR(va)) {
788                 kfree(vb);
789                 return ERR_CAST(va);
790         }
791
792         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
793         if (unlikely(err)) {
794                 kfree(vb);
795                 free_vmap_area(va);
796                 return ERR_PTR(err);
797         }
798
799         spin_lock_init(&vb->lock);
800         vb->va = va;
801         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
802         vb->dirty = 0;
803         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
804         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
805         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
806
807         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
808         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
809         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
810         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
811         BUG_ON(err);
812         radix_tree_preload_end();
813
814         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
815         vb->vbq = vbq;
816         spin_lock(&vbq->lock);
817         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
818         spin_unlock(&vbq->lock);
819         put_cpu_var(vmap_block_queue);
820
821         return vb;
822 }
823
824 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
825 {
826         struct vmap_block *tmp;
827         unsigned long vb_idx;
828
829         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
830         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
831         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
832         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
833         BUG_ON(tmp != vb);
834
835         free_vmap_area_noflush(vb->va);
836         kfree_rcu(vb, rcu_head);
837 }
838
839 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
840 {
841         LIST_HEAD(purge);
842         struct vmap_block *vb;
843         struct vmap_block *n_vb;
844         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
845
846         rcu_read_lock();
847         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
848
849                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
850                         continue;
851
852                 spin_lock(&vb->lock);
853                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
854                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
855                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
856                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
857                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
858                         spin_lock(&vbq->lock);
859                         list_del_rcu(&vb->free_list);
860                         spin_unlock(&vbq->lock);
861                         spin_unlock(&vb->lock);
862                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
863                 } else
864                         spin_unlock(&vb->lock);
865         }
866         rcu_read_unlock();
867
868         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
869                 list_del(&vb->purge);
870                 free_vmap_block(vb);
871         }
872 }
873
874 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
875 {
876         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
877 }
878
879 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
880 {
881         int cpu;
882
883         for_each_possible_cpu(cpu)
884                 purge_fragmented_blocks(cpu);
885 }
886
887 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
888 {
889         struct vmap_block_queue *vbq;
890         struct vmap_block *vb;
891         unsigned long addr = 0;
892         unsigned int order;
893         int purge = 0;
894
895         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
896         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
897         if (WARN_ON(size == 0)) {
898                 /*
899                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
900                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
901                  * early.
902                  */
903                 return NULL;
904         }
905         order = get_order(size);
906
907 again:
908         rcu_read_lock();
909         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
910         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
911                 int i;
912
913                 spin_lock(&vb->lock);
914                 if (vb->free < 1UL << order)
915                         goto next;
916
917                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
918                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
919
920                 if (i < 0) {
921                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
922                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
923                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
924                                 purge = 1;
925                         }
926                         goto next;
927                 }
928                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
929                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
930                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
931                 vb->free -= 1UL << order;
932                 if (vb->free == 0) {
933                         spin_lock(&vbq->lock);
934                         list_del_rcu(&vb->free_list);
935                         spin_unlock(&vbq->lock);
936                 }
937                 spin_unlock(&vb->lock);
938                 break;
939 next:
940                 spin_unlock(&vb->lock);
941         }
942
943         if (purge)
944                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
945
946         put_cpu_var(vmap_block_queue);
947         rcu_read_unlock();
948
949         if (!addr) {
950                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
951                 if (IS_ERR(vb))
952                         return vb;
953                 goto again;
954         }
955
956         return (void *)addr;
957 }
958
959 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
960 {
961         unsigned long offset;
962         unsigned long vb_idx;
963         unsigned int order;
964         struct vmap_block *vb;
965
966         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
967         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
968
969         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
970
971         order = get_order(size);
972
973         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
974
975         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
976         rcu_read_lock();
977         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
978         rcu_read_unlock();
979         BUG_ON(!vb);
980
981         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
982
983         spin_lock(&vb->lock);
984         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
985
986         vb->dirty += 1UL << order;
987         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
988                 BUG_ON(vb->free);
989                 spin_unlock(&vb->lock);
990                 free_vmap_block(vb);
991         } else
992                 spin_unlock(&vb->lock);
993 }
994
995 /**
996  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
997  *
998  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
999  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1000  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1001  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1002  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1003  *
1004  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1005  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1006  * from the vmap layer.
1007  */
1008 void vm_unmap_aliases(void)
1009 {
1010         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1011         int cpu;
1012         int flush = 0;
1013
1014         if (unlikely(!vmap_initialized))
1015                 return;
1016
1017         for_each_possible_cpu(cpu) {
1018                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1019                 struct vmap_block *vb;
1020
1021                 rcu_read_lock();
1022                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1023                         int i;
1024
1025                         spin_lock(&vb->lock);
1026                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1027                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1028                                 unsigned long s, e;
1029                                 int j;
1030                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1031                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1032
1033                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1034                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1035                                 flush = 1;
1036
1037                                 if (s < start)
1038                                         start = s;
1039                                 if (e > end)
1040                                         end = e;
1041
1042                                 i = j;
1043                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1044                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1045                         }
1046                         spin_unlock(&vb->lock);
1047                 }
1048                 rcu_read_unlock();
1049         }
1050
1051         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1054
1055 /**
1056  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1057  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1058  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1059  */
1060 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1061 {
1062         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1063         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1064
1065         BUG_ON(!addr);
1066         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1067         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1068         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1069
1070         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1071         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1072
1073         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1074                 vb_free(mem, size);
1075         else
1076                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1079
1080 /**
1081  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1082  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1083  * @count: number of pages
1084  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1085  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1086  *
1087  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1088  */
1089 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1090 {
1091         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1092         unsigned long addr;
1093         void *mem;
1094
1095         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1096                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1097                 if (IS_ERR(mem))
1098                         return NULL;
1099                 addr = (unsigned long)mem;
1100         } else {
1101                 struct vmap_area *va;
1102                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1103                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1104                 if (IS_ERR(va))
1105                         return NULL;
1106
1107                 addr = va->va_start;
1108                 mem = (void *)addr;
1109         }
1110         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1111                 vm_unmap_ram(mem, count);
1112                 return NULL;
1113         }
1114         return mem;
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1117
1118 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1119 /**
1120  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1121  * @vm: vm_struct to add
1122  *
1123  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1124  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1125  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1126  *
1127  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1128  */
1129 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1130 {
1131         struct vm_struct *tmp, **p;
1132
1133         BUG_ON(vmap_initialized);
1134         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1135                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1136                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1137                         break;
1138                 } else
1139                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1140         }
1141         vm->next = *p;
1142         *p = vm;
1143 }
1144
1145 /**
1146  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1147  * @vm: vm_struct to register
1148  * @align: requested alignment
1149  *
1150  * This function is used to register kernel vm area before
1151  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1152  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1153  * vm->addr contains the allocated address.
1154  *
1155  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1156  */
1157 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1158 {
1159         static size_t vm_init_off __initdata;
1160         unsigned long addr;
1161
1162         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1163         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1164
1165         vm->addr = (void *)addr;
1166
1167         vm_area_add_early(vm);
1168 }
1169
1170 void __init vmalloc_init(void)
1171 {
1172         struct vmap_area *va;
1173         struct vm_struct *tmp;
1174         int i;
1175
1176         for_each_possible_cpu(i) {
1177                 struct vmap_block_queue *vbq;
1178
1179                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1180                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1181                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1182         }
1183
1184         /* Import existing vmlist entries. */
1185         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1186                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1187                 va->flags = VM_VM_AREA;
1188                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1189                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1190                 va->vm = tmp;
1191                 __insert_vmap_area(va);
1192         }
1193
1194         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1195
1196         vmap_initialized = true;
1197 }
1198
1199 /**
1200  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1201  * @addr: start of the VM area to map
1202  * @size: size of the VM area to map
1203  * @prot: page protection flags to use
1204  * @pages: pages to map
1205  *
1206  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1207  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1208  * friends.
1209  *
1210  * NOTE:
1211  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1212  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1213  * before calling this function.
1214  *
1215  * RETURNS:
1216  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1217  */
1218 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1219                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1220 {
1221         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1222 }
1223
1224 /**
1225  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1226  * @addr: start of the VM area to unmap
1227  * @size: size of the VM area to unmap
1228  *
1229  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1230  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1231  * friends.
1232  *
1233  * NOTE:
1234  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1235  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1236  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1237  */
1238 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1239 {
1240         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1241 }
1242 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1243
1244 /**
1245  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1246  * @addr: start of the VM area to unmap
1247  * @size: size of the VM area to unmap
1248  *
1249  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1250  * the unmapping and tlb after.
1251  */
1252 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1253 {
1254         unsigned long end = addr + size;
1255
1256         flush_cache_vunmap(addr, end);
1257         vunmap_page_range(addr, end);
1258         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1259 }
1260
1261 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1262 {
1263         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1264         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1265         int err;
1266
1267         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1268         if (err > 0) {
1269                 *pages += err;
1270                 err = 0;
1271         }
1272
1273         return err;
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1276
1277 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1278                               unsigned long flags, const void *caller)
1279 {
1280         spin_lock(&vmap_area_lock);
1281         vm->flags = flags;
1282         vm->addr = (void *)va->va_start;
1283         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1284         vm->caller = caller;
1285         va->vm = vm;
1286         va->flags |= VM_VM_AREA;
1287         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1288 }
1289
1290 static void clear_vm_unlist(struct vm_struct *vm)
1291 {
1292         /*
1293          * Before removing VM_UNLIST,
1294          * we should make sure that vm has proper values.
1295          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1296          */
1297         smp_wmb();
1298         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1299 }
1300
1301 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1302                               unsigned long flags, const void *caller)
1303 {
1304         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1305         clear_vm_unlist(vm);
1306 }
1307
1308 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1309                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1310                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1311 {
1312         struct vmap_area *va;
1313         struct vm_struct *area;
1314
1315         BUG_ON(in_interrupt());
1316         if (flags & VM_IOREMAP) {
1317                 int bit = fls(size);
1318
1319                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1320                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1321                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1322                         bit = PAGE_SHIFT;
1323
1324                 align = 1ul << bit;
1325         }
1326
1327         size = PAGE_ALIGN(size);
1328         if (unlikely(!size))
1329                 return NULL;
1330
1331         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1332         if (unlikely(!area))
1333                 return NULL;
1334
1335         /*
1336          * We always allocate a guard page.
1337          */
1338         size += PAGE_SIZE;
1339
1340         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1341         if (IS_ERR(va)) {
1342                 kfree(area);
1343                 return NULL;
1344         }
1345
1346         /*
1347          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1348          * we add VM_UNLIST flag to avoid accessing uninitialized
1349          * members of vm_struct such as pages and nr_pages fields.
1350          * They will be set later.
1351          */
1352         if (flags & VM_UNLIST)
1353                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1354         else
1355                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1356
1357         return area;
1358 }
1359
1360 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1361                                 unsigned long start, unsigned long end)
1362 {
1363         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1364                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1365 }
1366 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1367
1368 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1369                                        unsigned long start, unsigned long end,
1370                                        const void *caller)
1371 {
1372         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1373                                   GFP_KERNEL, caller);
1374 }
1375
1376 /**
1377  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1378  *      @size:          size of the area
1379  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1380  *
1381  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1382  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1383  *      on success or %NULL on failure.
1384  */
1385 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1386 {
1387         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1388                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1389                                   __builtin_return_address(0));
1390 }
1391
1392 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1393                                 const void *caller)
1394 {
1395         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1396                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1397 }
1398
1399 /**
1400  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1401  *      @addr:          base address
1402  *
1403  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1404  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1405  *      pointer valid.
1406  */
1407 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1408 {
1409         struct vmap_area *va;
1410
1411         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1412         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1413                 return va->vm;
1414
1415         return NULL;
1416 }
1417
1418 /**
1419  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1420  *      @addr:          base address
1421  *
1422  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1423  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1424  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1425  */
1426 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1427 {
1428         struct vmap_area *va;
1429
1430         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1431         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1432                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1433
1434                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1435                 va->vm = NULL;
1436                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1437                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1438
1439                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1440                 free_unmap_vmap_area(va);
1441                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1442
1443                 return vm;
1444         }
1445         return NULL;
1446 }
1447
1448 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1449 {
1450         struct vm_struct *area;
1451
1452         if (!addr)
1453                 return;
1454
1455         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1456                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1457                 return;
1458         }
1459
1460         area = remove_vm_area(addr);
1461         if (unlikely(!area)) {
1462                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1463                                 addr);
1464                 return;
1465         }
1466
1467         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1468         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1469
1470         if (deallocate_pages) {
1471                 int i;
1472
1473                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1474                         struct page *page = area->pages[i];
1475
1476                         BUG_ON(!page);
1477                         __free_page(page);
1478                 }
1479
1480                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1481                         vfree(area->pages);
1482                 else
1483                         kfree(area->pages);
1484         }
1485
1486         kfree(area);
1487         return;
1488 }
1489
1490 /**
1491  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1492  *      @addr:          memory base address
1493  *
1494  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1495  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1496  *      NULL, no operation is performed.
1497  *
1498  *      Must not be called in interrupt context.
1499  */
1500 void vfree(const void *addr)
1501 {
1502         BUG_ON(in_interrupt());
1503
1504         kmemleak_free(addr);
1505
1506         __vunmap(addr, 1);
1507 }
1508 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1509
1510 /**
1511  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1512  *      @addr:          memory base address
1513  *
1514  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1515  *      which was created from the page array passed to vmap().
1516  *
1517  *      Must not be called in interrupt context.
1518  */
1519 void vunmap(const void *addr)
1520 {
1521         BUG_ON(in_interrupt());
1522         might_sleep();
1523         __vunmap(addr, 0);
1524 }
1525 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1526
1527 /**
1528  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1529  *      @pages:         array of page pointers
1530  *      @count:         number of pages to map
1531  *      @flags:         vm_area->flags
1532  *      @prot:          page protection for the mapping
1533  *
1534  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1535  *      space.
1536  */
1537 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1538                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1539 {
1540         struct vm_struct *area;
1541
1542         might_sleep();
1543
1544         if (count > totalram_pages)
1545                 return NULL;
1546
1547         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1548                                         __builtin_return_address(0));
1549         if (!area)
1550                 return NULL;
1551
1552         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1553                 vunmap(area->addr);
1554                 return NULL;
1555         }
1556
1557         return area->addr;
1558 }
1559 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1560
1561 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1562                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1563                             int node, const void *caller);
1564 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1565                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1566 {
1567         const int order = 0;
1568         struct page **pages;
1569         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1570         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1571
1572         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1573         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1574
1575         area->nr_pages = nr_pages;
1576         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1577         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1578                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1579                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1580                 area->flags |= VM_VPAGES;
1581         } else {
1582                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1583         }
1584         area->pages = pages;
1585         area->caller = caller;
1586         if (!area->pages) {
1587                 remove_vm_area(area->addr);
1588                 kfree(area);
1589                 return NULL;
1590         }
1591
1592         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1593                 struct page *page;
1594                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1595
1596                 if (node < 0)
1597                         page = alloc_page(tmp_mask);
1598                 else
1599                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1600
1601                 if (unlikely(!page)) {
1602                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1603                         area->nr_pages = i;
1604                         goto fail;
1605                 }
1606                 area->pages[i] = page;
1607         }
1608
1609         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1610                 goto fail;
1611         return area->addr;
1612
1613 fail:
1614         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1615                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1616                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1617         vfree(area->addr);
1618         return NULL;
1619 }
1620
1621 /**
1622  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1623  *      @size:          allocation size
1624  *      @align:         desired alignment
1625  *      @start:         vm area range start
1626  *      @end:           vm area range end
1627  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1628  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1629  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1630  *      @caller:        caller's return address
1631  *
1632  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1633  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1634  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1635  */
1636 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1637                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1638                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1639 {
1640         struct vm_struct *area;
1641         void *addr;
1642         unsigned long real_size = size;
1643
1644         size = PAGE_ALIGN(size);
1645         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1646                 goto fail;
1647
1648         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1649                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1650         if (!area)
1651                 goto fail;
1652
1653         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1654         if (!addr)
1655                 return NULL;
1656
1657         /*
1658          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNLIST flag.
1659          * It means that vm_struct is not fully initialized.
1660          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1661          */
1662         clear_vm_unlist(area);
1663
1664         /*
1665          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1666          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1667          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1668          */
1669         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1670
1671         return addr;
1672
1673 fail:
1674         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1675                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1676                           real_size);
1677         return NULL;
1678 }
1679
1680 /**
1681  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1682  *      @size:          allocation size
1683  *      @align:         desired alignment
1684  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1685  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1686  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1687  *      @caller:        caller's return address
1688  *
1689  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1690  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1691  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1692  */
1693 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1694                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1695                             int node, const void *caller)
1696 {
1697         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1698                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1699 }
1700
1701 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1702 {
1703         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1704                                 __builtin_return_address(0));
1705 }
1706 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1707
1708 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1709                                         int node, gfp_t flags)
1710 {
1711         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1712                                         node, __builtin_return_address(0));
1713 }
1714
1715 /**
1716  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1717  *      @size:          allocation size
1718  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1719  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1720  *
1721  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1722  *      use __vmalloc() instead.
1723  */
1724 void *vmalloc(unsigned long size)
1725 {
1726         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1727                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1728 }
1729 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1730
1731 /**
1732  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1733  *      @size:  allocation size
1734  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1735  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1736  *      The memory allocated is set to zero.
1737  *
1738  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1739  *      use __vmalloc() instead.
1740  */
1741 void *vzalloc(unsigned long size)
1742 {
1743         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1744                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1745 }
1746 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1747
1748 /**
1749  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1750  * @size: allocation size
1751  *
1752  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1753  * without leaking data.
1754  */
1755 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1756 {
1757         struct vm_struct *area;
1758         void *ret;
1759
1760         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1761                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1762                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1763                              __builtin_return_address(0));
1764         if (ret) {
1765                 area = find_vm_area(ret);
1766                 area->flags |= VM_USERMAP;
1767         }
1768         return ret;
1769 }
1770 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1771
1772 /**
1773  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1774  *      @size:          allocation size
1775  *      @node:          numa node
1776  *
1777  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1778  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1779  *
1780  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1781  *      use __vmalloc() instead.
1782  */
1783 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1784 {
1785         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1786                                         node, __builtin_return_address(0));
1787 }
1788 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1789
1790 /**
1791  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1792  * @size:       allocation size
1793  * @node:       numa node
1794  *
1795  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1796  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1797  * The memory allocated is set to zero.
1798  *
1799  * For tight control over page level allocator and protection flags
1800  * use __vmalloc_node() instead.
1801  */
1802 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1803 {
1804         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1805                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1806 }
1807 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1808
1809 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1810 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1811 #endif
1812
1813 /**
1814  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1815  *      @size:          allocation size
1816  *
1817  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1818  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1819  *      executable kernel virtual space.
1820  *
1821  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1822  *      use __vmalloc() instead.
1823  */
1824
1825 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1826 {
1827         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1828                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1829 }
1830
1831 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1832 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1833 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1834 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1835 #else
1836 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1837 #endif
1838
1839 /**
1840  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1841  *      @size:          allocation size
1842  *
1843  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1844  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1845  */
1846 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1847 {
1848         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1849                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1850 }
1851 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1852
1853 /**
1854  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1855  *      @size:          allocation size
1856  *
1857  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1858  * mapped to userspace without leaking data.
1859  */
1860 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1861 {
1862         struct vm_struct *area;
1863         void *ret;
1864
1865         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1866                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1867         if (ret) {
1868                 area = find_vm_area(ret);
1869                 area->flags |= VM_USERMAP;
1870         }
1871         return ret;
1872 }
1873 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1874
1875 /*
1876  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1877  * If the page is not present, fill zero.
1878  */
1879
1880 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1881 {
1882         struct page *p;
1883         int copied = 0;
1884
1885         while (count) {
1886                 unsigned long offset, length;
1887
1888                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1889                 length = PAGE_SIZE - offset;
1890                 if (length > count)
1891                         length = count;
1892                 p = vmalloc_to_page(addr);
1893                 /*
1894                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1895                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1896                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1897                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1898                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1899                  */
1900                 if (p) {
1901                         /*
1902                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1903                          * function description)
1904                          */
1905                         void *map = kmap_atomic(p);
1906                         memcpy(buf, map + offset, length);
1907                         kunmap_atomic(map);
1908                 } else
1909                         memset(buf, 0, length);
1910
1911                 addr += length;
1912                 buf += length;
1913                 copied += length;
1914                 count -= length;
1915         }
1916         return copied;
1917 }
1918
1919 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1920 {
1921         struct page *p;
1922         int copied = 0;
1923
1924         while (count) {
1925                 unsigned long offset, length;
1926
1927                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1928                 length = PAGE_SIZE - offset;
1929                 if (length > count)
1930                         length = count;
1931                 p = vmalloc_to_page(addr);
1932                 /*
1933                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1934                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1935                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1936                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1937                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1938                  */
1939                 if (p) {
1940                         /*
1941                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1942                          * function description)
1943                          */
1944                         void *map = kmap_atomic(p);
1945                         memcpy(map + offset, buf, length);
1946                         kunmap_atomic(map);
1947                 }
1948                 addr += length;
1949                 buf += length;
1950                 copied += length;
1951                 count -= length;
1952         }
1953         return copied;
1954 }
1955
1956 /**
1957  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1958  *      @buf:           buffer for reading data
1959  *      @addr:          vm address.
1960  *      @count:         number of bytes to be read.
1961  *
1962  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1963  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1964  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1965  *
1966  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1967  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1968  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1969  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1970  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1971  *
1972  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1973  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1974  *
1975  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1976  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1977  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1978  *      any informaion, as /dev/kmem.
1979  *
1980  */
1981
1982 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1983 {
1984         struct vmap_area *va;
1985         struct vm_struct *vm;
1986         char *vaddr, *buf_start = buf;
1987         unsigned long buflen = count;
1988         unsigned long n;
1989
1990         /* Don't allow overflow */
1991         if ((unsigned long) addr + count < count)
1992                 count = -(unsigned long) addr;
1993
1994         spin_lock(&vmap_area_lock);
1995         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1996                 if (!count)
1997                         break;
1998
1999                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2000                         continue;
2001
2002                 vm = va->vm;
2003                 vaddr = (char *) vm->addr;
2004                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2005                         continue;
2006                 while (addr < vaddr) {
2007                         if (count == 0)
2008                                 goto finished;
2009                         *buf = '\0';
2010                         buf++;
2011                         addr++;
2012                         count--;
2013                 }
2014                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2015                 if (n > count)
2016                         n = count;
2017                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2018                         aligned_vread(buf, addr, n);
2019                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2020                         memset(buf, 0, n);
2021                 buf += n;
2022                 addr += n;
2023                 count -= n;
2024         }
2025 finished:
2026         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2027
2028         if (buf == buf_start)
2029                 return 0;
2030         /* zero-fill memory holes */
2031         if (buf != buf_start + buflen)
2032                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2033
2034         return buflen;
2035 }
2036
2037 /**
2038  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2039  *      @buf:           buffer for source data
2040  *      @addr:          vm address.
2041  *      @count:         number of bytes to be read.
2042  *
2043  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2044  *      (same number to @count).
2045  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2046  *      vmalloc area, returns 0.
2047  *
2048  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2049  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2050  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2051  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2052  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2053  *
2054  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2055  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2056  *
2057  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2058  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2059  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2060  *      any informaion, as /dev/kmem.
2061  */
2062
2063 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2064 {
2065         struct vmap_area *va;
2066         struct vm_struct *vm;
2067         char *vaddr;
2068         unsigned long n, buflen;
2069         int copied = 0;
2070
2071         /* Don't allow overflow */
2072         if ((unsigned long) addr + count < count)
2073                 count = -(unsigned long) addr;
2074         buflen = count;
2075
2076         spin_lock(&vmap_area_lock);
2077         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2078                 if (!count)
2079                         break;
2080
2081                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2082                         continue;
2083
2084                 vm = va->vm;
2085                 vaddr = (char *) vm->addr;
2086                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2087                         continue;
2088                 while (addr < vaddr) {
2089                         if (count == 0)
2090                                 goto finished;
2091                         buf++;
2092                         addr++;
2093                         count--;
2094                 }
2095                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2096                 if (n > count)
2097                         n = count;
2098                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2099                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2100                         copied++;
2101                 }
2102                 buf += n;
2103                 addr += n;
2104                 count -= n;
2105         }
2106 finished:
2107         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2108         if (!copied)
2109                 return 0;
2110         return buflen;
2111 }
2112
2113 /**
2114  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2115  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2116  *      @addr:          vmalloc memory
2117  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2118  *
2119  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2120  *
2121  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2122  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2123  *      that criteria isn't met.
2124  *
2125  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2126  */
2127 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2128                                                 unsigned long pgoff)
2129 {
2130         struct vm_struct *area;
2131         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2132         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2133
2134         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2135                 return -EINVAL;
2136
2137         area = find_vm_area(addr);
2138         if (!area)
2139                 return -EINVAL;
2140
2141         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2142                 return -EINVAL;
2143
2144         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2145                 return -EINVAL;
2146
2147         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2148         do {
2149                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2150                 int ret;
2151
2152                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2153                 if (ret)
2154                         return ret;
2155
2156                 uaddr += PAGE_SIZE;
2157                 addr += PAGE_SIZE;
2158                 usize -= PAGE_SIZE;
2159         } while (usize > 0);
2160
2161         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2162
2163         return 0;
2164 }
2165 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2166
2167 /*
2168  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2169  * have one.
2170  */
2171 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2172 {
2173 }
2174
2175
2176 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2177 {
2178         pte_t ***p = data;
2179
2180         if (p) {
2181                 *(*p) = pte;
2182                 (*p)++;
2183         }
2184         return 0;
2185 }
2186
2187 /**
2188  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2189  *      @size:          size of the area
2190  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2191  *
2192  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2193  *
2194  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2195  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2196  *      are created.
2197  *
2198  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2199  *      allocated for the VM area are returned.
2200  */
2201 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2202 {
2203         struct vm_struct *area;
2204
2205         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2206                                 __builtin_return_address(0));
2207         if (area == NULL)
2208                 return NULL;
2209
2210         /*
2211          * This ensures that page tables are constructed for this region
2212          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2213          */
2214         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2215                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2216                 free_vm_area(area);
2217                 return NULL;
2218         }
2219
2220         return area;
2221 }
2222 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2223
2224 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2225 {
2226         struct vm_struct *ret;
2227         ret = remove_vm_area(area->addr);
2228         BUG_ON(ret != area);
2229         kfree(area);
2230 }
2231 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2232
2233 #ifdef CONFIG_SMP
2234 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2235 {
2236         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2237 }
2238
2239 /**
2240  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2241  * @end: target address
2242  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2243  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2244  *
2245  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2246  *          %false if no vmap_area exists
2247  *
2248  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2249  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2250  */
2251 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2252                                struct vmap_area **pnext,
2253                                struct vmap_area **pprev)
2254 {
2255         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2256         struct vmap_area *va = NULL;
2257
2258         while (n) {
2259                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2260                 if (end < va->va_end)
2261                         n = n->rb_left;
2262                 else if (end > va->va_end)
2263                         n = n->rb_right;
2264                 else
2265                         break;
2266         }
2267
2268         if (!va)
2269                 return false;
2270
2271         if (va->va_end > end) {
2272                 *pnext = va;
2273                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2274         } else {
2275                 *pprev = va;
2276                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2277         }
2278         return true;
2279 }
2280
2281 /**
2282  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2283  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2284  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2285  * @align: alignment
2286  *
2287  * Returns: determined end address
2288  *
2289  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2290  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2291  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2292  *
2293  * Please note that the address returned by this function may fall
2294  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2295  * that.
2296  */
2297 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2298                                        struct vmap_area **pprev,
2299                                        unsigned long align)
2300 {
2301         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2302         unsigned long addr;
2303
2304         if (*pnext)
2305                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2306         else
2307                 addr = vmalloc_end;
2308
2309         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2310                 *pnext = *pprev;
2311                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2312         }
2313
2314         return addr;
2315 }
2316
2317 /**
2318  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2319  * @offsets: array containing offset of each area
2320  * @sizes: array containing size of each area
2321  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2322  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2323  *
2324  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2325  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2326  *
2327  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2328  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2329  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2330  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2331  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2332  * areas are allocated from top.
2333  *
2334  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2335  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2336  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2337  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2338  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2339  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2340  */
2341 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2342                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2343                                      size_t align)
2344 {
2345         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2346         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2347         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2348         struct vm_struct **vms;
2349         int area, area2, last_area, term_area;
2350         unsigned long base, start, end, last_end;
2351         bool purged = false;
2352
2353         /* verify parameters and allocate data structures */
2354         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2355         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2356                 start = offsets[area];
2357                 end = start + sizes[area];
2358
2359                 /* is everything aligned properly? */
2360                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2361                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2362
2363                 /* detect the area with the highest address */
2364                 if (start > offsets[last_area])
2365                         last_area = area;
2366
2367                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2368                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2369                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2370
2371                         if (area2 == area)
2372                                 continue;
2373
2374                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2375                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2376                 }
2377         }
2378         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2379
2380         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2381                 WARN_ON(true);
2382                 return NULL;
2383         }
2384
2385         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2386         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2387         if (!vas || !vms)
2388                 goto err_free2;
2389
2390         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2391                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2392                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2393                 if (!vas[area] || !vms[area])
2394                         goto err_free;
2395         }
2396 retry:
2397         spin_lock(&vmap_area_lock);
2398
2399         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2400         area = term_area = last_area;
2401         start = offsets[area];
2402         end = start + sizes[area];
2403
2404         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2405                 base = vmalloc_end - last_end;
2406                 goto found;
2407         }
2408         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2409
2410         while (true) {
2411                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2412                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2413
2414                 /*
2415                  * base might have underflowed, add last_end before
2416                  * comparing.
2417                  */
2418                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2419                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2420                         if (!purged) {
2421                                 purge_vmap_area_lazy();
2422                                 purged = true;
2423                                 goto retry;
2424                         }
2425                         goto err_free;
2426                 }
2427
2428                 /*
2429                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2430                  * right below next and then recheck.
2431                  */
2432                 if (next && next->va_start < base + end) {
2433                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2434                         term_area = area;
2435                         continue;
2436                 }
2437
2438                 /*
2439                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2440                  * base so that it's right below new next and then
2441                  * recheck.
2442                  */
2443                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2444                         next = prev;
2445                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2446                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2447                         term_area = area;
2448                         continue;
2449                 }
2450
2451                 /*
2452                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2453                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2454                  */
2455                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2456                 if (area == term_area)
2457                         break;
2458                 start = offsets[area];
2459                 end = start + sizes[area];
2460                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2461         }
2462 found:
2463         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2464         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2465                 struct vmap_area *va = vas[area];
2466
2467                 va->va_start = base + offsets[area];
2468                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2469                 __insert_vmap_area(va);
2470         }
2471
2472         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2473
2474         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2475
2476         /* insert all vm's */
2477         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2478                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2479                                   pcpu_get_vm_areas);
2480
2481         kfree(vas);
2482         return vms;
2483
2484 err_free:
2485         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2486                 kfree(vas[area]);
2487                 kfree(vms[area]);
2488         }
2489 err_free2:
2490         kfree(vas);
2491         kfree(vms);
2492         return NULL;
2493 }
2494
2495 /**
2496  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2497  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2498  * @nr_vms: the number of allocated areas
2499  *
2500  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2501  */
2502 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2503 {
2504         int i;
2505
2506         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2507                 free_vm_area(vms[i]);
2508         kfree(vms);
2509 }
2510 #endif  /* CONFIG_SMP */
2511
2512 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2513 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2514         __acquires(&vmap_area_lock)
2515 {
2516         loff_t n = *pos;
2517         struct vmap_area *va;
2518
2519         spin_lock(&vmap_area_lock);
2520         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2521         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2522                 n--;
2523                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2524         }
2525         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2526                 return va;
2527
2528         return NULL;
2529
2530 }
2531
2532 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2533 {
2534         struct vmap_area *va = p, *next;
2535
2536         ++*pos;
2537         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2538         if (&next->list != &vmap_area_list)
2539                 return next;
2540
2541         return NULL;
2542 }
2543
2544 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2545         __releases(&vmap_area_lock)
2546 {
2547         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2548 }
2549
2550 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2551 {
2552         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2553                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2554
2555                 if (!counters)
2556                         return;
2557
2558                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_unlist() */
2559                 smp_rmb();
2560                 if (v->flags & VM_UNLIST)
2561                         return;
2562
2563                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2564
2565                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2566                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2567
2568                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2569                         if (counters[nr])
2570                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2571         }
2572 }
2573
2574 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2575 {
2576         struct vmap_area *va = p;
2577         struct vm_struct *v;
2578
2579         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2580                 return 0;
2581
2582         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2583                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2584                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2585                                         va->va_end - va->va_start);
2586                 return 0;
2587         }
2588
2589         v = va->vm;
2590
2591         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2592                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2593
2594         if (v->caller)
2595                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2596
2597         if (v->nr_pages)
2598                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2599
2600         if (v->phys_addr)
2601                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2602
2603         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2604                 seq_printf(m, " ioremap");
2605
2606         if (v->flags & VM_ALLOC)
2607                 seq_printf(m, " vmalloc");
2608
2609         if (v->flags & VM_MAP)
2610                 seq_printf(m, " vmap");
2611
2612         if (v->flags & VM_USERMAP)
2613                 seq_printf(m, " user");
2614
2615         if (v->flags & VM_VPAGES)
2616                 seq_printf(m, " vpages");
2617
2618         show_numa_info(m, v);
2619         seq_putc(m, '\n');
2620         return 0;
2621 }
2622
2623 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2624         .start = s_start,
2625         .next = s_next,
2626         .stop = s_stop,
2627         .show = s_show,
2628 };
2629
2630 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2631 {
2632         unsigned int *ptr = NULL;
2633         int ret;
2634
2635         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2636                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2637                 if (ptr == NULL)
2638                         return -ENOMEM;
2639         }
2640         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2641         if (!ret) {
2642                 struct seq_file *m = file->private_data;
2643                 m->private = ptr;
2644         } else
2645                 kfree(ptr);
2646         return ret;
2647 }
2648
2649 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2650         .open           = vmalloc_open,
2651         .read           = seq_read,
2652         .llseek         = seq_lseek,
2653         .release        = seq_release_private,
2654 };
2655
2656 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2657 {
2658         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2659         return 0;
2660 }
2661 module_init(proc_vmalloc_init);
2662
2663 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2664 {
2665         struct vmap_area *va;
2666         unsigned long free_area_size;
2667         unsigned long prev_end;
2668
2669         vmi->used = 0;
2670         vmi->largest_chunk = 0;
2671
2672         prev_end = VMALLOC_START;
2673
2674         spin_lock(&vmap_area_lock);
2675
2676         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2677                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2678                 goto out;
2679         }
2680
2681         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2682                 unsigned long addr = va->va_start;
2683
2684                 /*
2685                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2686                  */
2687                 if (addr < VMALLOC_START)
2688                         continue;
2689                 if (addr >= VMALLOC_END)
2690                         break;
2691
2692                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2693                         continue;
2694
2695                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2696
2697                 free_area_size = addr - prev_end;
2698                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2699                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2700
2701                 prev_end = va->va_end;
2702         }
2703
2704         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2705                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2706
2707 out:
2708         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2709 }
2710 #endif
2711