vmap: add flag to allow lazy unmap to be disabled at runtime
[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 <asm/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 bool vmap_lazy_unmap __read_mostly = true;
35
36 /*** Page table manipulation functions ***/
37
38 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
39 {
40         pte_t *pte;
41
42         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
43         do {
44                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
45                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
46         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
47 }
48
49 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
50 {
51         pmd_t *pmd;
52         unsigned long next;
53
54         pmd = pmd_offset(pud, addr);
55         do {
56                 next = pmd_addr_end(addr, end);
57                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
58                         continue;
59                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
60         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
61 }
62
63 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
64 {
65         pud_t *pud;
66         unsigned long next;
67
68         pud = pud_offset(pgd, addr);
69         do {
70                 next = pud_addr_end(addr, end);
71                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
72                         continue;
73                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
74         } while (pud++, addr = next, addr != end);
75 }
76
77 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
78 {
79         pgd_t *pgd;
80         unsigned long next;
81
82         BUG_ON(addr >= end);
83         pgd = pgd_offset_k(addr);
84         do {
85                 next = pgd_addr_end(addr, end);
86                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
87                         continue;
88                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
89         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
90 }
91
92 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
93                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
94 {
95         pte_t *pte;
96
97         /*
98          * nr is a running index into the array which helps higher level
99          * callers keep track of where we're up to.
100          */
101
102         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
103         if (!pte)
104                 return -ENOMEM;
105         do {
106                 struct page *page = pages[*nr];
107
108                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
109                         return -EBUSY;
110                 if (WARN_ON(!page))
111                         return -ENOMEM;
112                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
113                 (*nr)++;
114         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
115         return 0;
116 }
117
118 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
119                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
120 {
121         pmd_t *pmd;
122         unsigned long next;
123
124         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
125         if (!pmd)
126                 return -ENOMEM;
127         do {
128                 next = pmd_addr_end(addr, end);
129                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
130                         return -ENOMEM;
131         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
132         return 0;
133 }
134
135 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
136                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
137 {
138         pud_t *pud;
139         unsigned long next;
140
141         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
142         if (!pud)
143                 return -ENOMEM;
144         do {
145                 next = pud_addr_end(addr, end);
146                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
147                         return -ENOMEM;
148         } while (pud++, addr = next, addr != end);
149         return 0;
150 }
151
152 /*
153  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
154  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
155  *
156  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
157  */
158 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
159                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
160 {
161         pgd_t *pgd;
162         unsigned long next;
163         unsigned long addr = start;
164         int err = 0;
165         int nr = 0;
166
167         BUG_ON(addr >= end);
168         pgd = pgd_offset_k(addr);
169         do {
170                 next = pgd_addr_end(addr, end);
171                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
172                 if (err)
173                         return err;
174         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
175
176         return nr;
177 }
178
179 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
180                            pgprot_t prot, struct page **pages)
181 {
182         int ret;
183
184         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
185         flush_cache_vmap(start, end);
186         return ret;
187 }
188
189 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
190 {
191         /*
192          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
193          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
194          * just put it in the vmalloc space.
195          */
196 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
197         unsigned long addr = (unsigned long)x;
198         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
199                 return 1;
200 #endif
201         return is_vmalloc_addr(x);
202 }
203
204 /*
205  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
206  */
207 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
208 {
209         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
210         struct page *page = NULL;
211         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
212
213         /*
214          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
215          * architectures that do not vmalloc module space
216          */
217         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
218
219         if (!pgd_none(*pgd)) {
220                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
221                 if (!pud_none(*pud)) {
222                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
223                         if (!pmd_none(*pmd)) {
224                                 pte_t *ptep, pte;
225
226                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
227                                 pte = *ptep;
228                                 if (pte_present(pte))
229                                         page = pte_page(pte);
230                                 pte_unmap(ptep);
231                         }
232                 }
233         }
234         return page;
235 }
236 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
237
238 /*
239  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
240  */
241 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
242 {
243         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
244 }
245 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
246
247
248 /*** Global kva allocator ***/
249
250 #define VM_LAZY_FREE    0x01
251 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
252 #define VM_VM_AREA      0x04
253
254 struct vmap_area {
255         unsigned long va_start;
256         unsigned long va_end;
257         unsigned long flags;
258         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
259         struct list_head list;          /* address sorted list */
260         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
261         void *private;
262         struct rcu_head rcu_head;
263 };
264
265 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
266 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
267 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
268 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
269
270 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
271 {
272         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
273
274         while (n) {
275                 struct vmap_area *va;
276
277                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
278                 if (addr < va->va_start)
279                         n = n->rb_left;
280                 else if (addr > va->va_start)
281                         n = n->rb_right;
282                 else
283                         return va;
284         }
285
286         return NULL;
287 }
288
289 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
290 {
291         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
292         struct rb_node *parent = NULL;
293         struct rb_node *tmp;
294
295         while (*p) {
296                 struct vmap_area *tmp;
297
298                 parent = *p;
299                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
300                 if (va->va_start < tmp->va_end)
301                         p = &(*p)->rb_left;
302                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
303                         p = &(*p)->rb_right;
304                 else
305                         BUG();
306         }
307
308         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
309         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
310
311         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
312         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
313         if (tmp) {
314                 struct vmap_area *prev;
315                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
316                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
317         } else
318                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
319 }
320
321 static void purge_vmap_area_lazy(void);
322
323 /*
324  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
325  * vstart and vend.
326  */
327 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
328                                 unsigned long align,
329                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
330                                 int node, gfp_t gfp_mask)
331 {
332         struct vmap_area *va;
333         struct rb_node *n;
334         unsigned long addr;
335         int purged = 0;
336
337         BUG_ON(!size);
338         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
339
340         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
341                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
342         if (unlikely(!va))
343                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
344
345 retry:
346         addr = ALIGN(vstart, align);
347
348         spin_lock(&vmap_area_lock);
349         if (addr + size - 1 < addr)
350                 goto overflow;
351
352         /* XXX: could have a last_hole cache */
353         n = vmap_area_root.rb_node;
354         if (n) {
355                 struct vmap_area *first = NULL;
356
357                 do {
358                         struct vmap_area *tmp;
359                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
360                         if (tmp->va_end >= addr) {
361                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
362                                         first = tmp;
363                                 n = n->rb_left;
364                         } else {
365                                 first = tmp;
366                                 n = n->rb_right;
367                         }
368                 } while (n);
369
370                 if (!first)
371                         goto found;
372
373                 if (first->va_end < addr) {
374                         n = rb_next(&first->rb_node);
375                         if (n)
376                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
377                         else
378                                 goto found;
379                 }
380
381                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
382                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
383                         if (addr + size - 1 < addr)
384                                 goto overflow;
385
386                         n = rb_next(&first->rb_node);
387                         if (n)
388                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
389                         else
390                                 goto found;
391                 }
392         }
393 found:
394         if (addr + size > vend) {
395 overflow:
396                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
397                 if (!purged) {
398                         purge_vmap_area_lazy();
399                         purged = 1;
400                         goto retry;
401                 }
402                 if (printk_ratelimit())
403                         printk(KERN_WARNING
404                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
405                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
406                 kfree(va);
407                 return ERR_PTR(-EBUSY);
408         }
409
410         BUG_ON(addr & (align-1));
411
412         va->va_start = addr;
413         va->va_end = addr + size;
414         va->flags = 0;
415         __insert_vmap_area(va);
416         spin_unlock(&vmap_area_lock);
417
418         return va;
419 }
420
421 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
422 {
423         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
424
425         kfree(va);
426 }
427
428 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
429 {
430         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
431         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
432         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
433         list_del_rcu(&va->list);
434
435         /*
436          * Track the highest possible candidate for pcpu area
437          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
438          * here too, consider only end addresses which fall inside
439          * vmalloc area proper.
440          */
441         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
442                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
443
444         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
445 }
446
447 /*
448  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
449  */
450 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
451 {
452         spin_lock(&vmap_area_lock);
453         __free_vmap_area(va);
454         spin_unlock(&vmap_area_lock);
455 }
456
457 /*
458  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
459  */
460 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
461 {
462         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
463 }
464
465 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
466 {
467         /*
468          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
469          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
470          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
471          * space after a page has been freed.
472          *
473          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
474          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
475          *
476          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
477          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
478          * faster).
479          */
480 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
481         vunmap_page_range(start, end);
482         flush_tlb_kernel_range(start, end);
483 #endif
484 }
485
486 /*
487  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
488  * before attempting to purge with a TLB flush.
489  *
490  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
491  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
492  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
493  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
494  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
495  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
496  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
497  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
498  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
499  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
500  * becomes a problem on bigger systems.
501  */
502 static unsigned long lazy_max_pages(void)
503 {
504         unsigned int log;
505
506         if (!vmap_lazy_unmap)
507                 return 0;
508
509         log = fls(num_online_cpus());
510
511         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
512 }
513
514 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
515
516 /* for per-CPU blocks */
517 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
518
519 /*
520  * Purges all lazily-freed vmap areas.
521  *
522  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
523  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
524  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
525  * their own TLB flushing).
526  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
527  *              *end = max(*end, highest purged address)
528  */
529 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
530                                         int sync, int force_flush)
531 {
532         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
533         LIST_HEAD(valist);
534         struct vmap_area *va;
535         struct vmap_area *n_va;
536         int nr = 0;
537
538         /*
539          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
540          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
541          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
542          */
543         if (!sync && !force_flush) {
544                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
545                         return;
546         } else
547                 spin_lock(&purge_lock);
548
549         if (sync)
550                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
551
552         rcu_read_lock();
553         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
554                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
555                         if (va->va_start < *start)
556                                 *start = va->va_start;
557                         if (va->va_end > *end)
558                                 *end = va->va_end;
559                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
560                         unmap_vmap_area(va);
561                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
562                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
563                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
564                 }
565         }
566         rcu_read_unlock();
567
568         if (nr)
569                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
570
571         if (nr || force_flush)
572                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
573
574         if (nr) {
575                 spin_lock(&vmap_area_lock);
576                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
577                         __free_vmap_area(va);
578                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
579         }
580         spin_unlock(&purge_lock);
581 }
582
583 /*
584  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
585  * is already purging.
586  */
587 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
588 {
589         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
590
591         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
592 }
593
594 /*
595  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
596  */
597 static void purge_vmap_area_lazy(void)
598 {
599         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
600
601         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
602 }
603
604 /*
605  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
606  * called for the correct range previously.
607  */
608 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
609 {
610         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
611         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
612         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
613                 try_purge_vmap_area_lazy();
614 }
615
616 /*
617  * Free and unmap a vmap area
618  */
619 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
620 {
621         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
622         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
623 }
624
625 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
626 {
627         struct vmap_area *va;
628
629         spin_lock(&vmap_area_lock);
630         va = __find_vmap_area(addr);
631         spin_unlock(&vmap_area_lock);
632
633         return va;
634 }
635
636 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
637 {
638         struct vmap_area *va;
639
640         va = find_vmap_area(addr);
641         BUG_ON(!va);
642         free_unmap_vmap_area(va);
643 }
644
645
646 /*** Per cpu kva allocator ***/
647
648 /*
649  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
650  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
651  */
652 /*
653  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
654  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
655  * instead (we just need a rough idea)
656  */
657 #if BITS_PER_LONG == 32
658 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
659 #else
660 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
661 #endif
662
663 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
664 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
665 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
666 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
667 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
668 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
669 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
670                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
671                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
672
673 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
674
675 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
676
677 struct vmap_block_queue {
678         spinlock_t lock;
679         struct list_head free;
680 };
681
682 struct vmap_block {
683         spinlock_t lock;
684         struct vmap_area *va;
685         struct vmap_block_queue *vbq;
686         unsigned long free, dirty;
687         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
688         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
689         struct list_head free_list;
690         struct rcu_head rcu_head;
691         struct list_head purge;
692 };
693
694 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
695 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
696
697 /*
698  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
699  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
700  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
701  */
702 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
703 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
704
705 /*
706  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
707  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
708  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
709  * big problem.
710  */
711
712 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
713 {
714         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
715         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
716         return addr;
717 }
718
719 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
720 {
721         struct vmap_block_queue *vbq;
722         struct vmap_block *vb;
723         struct vmap_area *va;
724         unsigned long vb_idx;
725         int node, err;
726
727         node = numa_node_id();
728
729         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
730                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
731         if (unlikely(!vb))
732                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
733
734         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
735                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
736                                         node, gfp_mask);
737         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
738                 kfree(vb);
739                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
740         }
741
742         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
743         if (unlikely(err)) {
744                 kfree(vb);
745                 free_vmap_area(va);
746                 return ERR_PTR(err);
747         }
748
749         spin_lock_init(&vb->lock);
750         vb->va = va;
751         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
752         vb->dirty = 0;
753         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
754         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
755         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
756
757         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
758         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
759         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
760         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
761         BUG_ON(err);
762         radix_tree_preload_end();
763
764         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
765         vb->vbq = vbq;
766         spin_lock(&vbq->lock);
767         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
768         spin_unlock(&vbq->lock);
769         put_cpu_var(vmap_block_queue);
770
771         return vb;
772 }
773
774 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
775 {
776         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
777
778         kfree(vb);
779 }
780
781 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
782 {
783         struct vmap_block *tmp;
784         unsigned long vb_idx;
785
786         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
787         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
788         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
789         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
790         BUG_ON(tmp != vb);
791
792         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
793         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
794 }
795
796 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
797 {
798         LIST_HEAD(purge);
799         struct vmap_block *vb;
800         struct vmap_block *n_vb;
801         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
802
803         rcu_read_lock();
804         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
805
806                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
807                         continue;
808
809                 spin_lock(&vb->lock);
810                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
811                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
812                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
813                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815                         spin_lock(&vbq->lock);
816                         list_del_rcu(&vb->free_list);
817                         spin_unlock(&vbq->lock);
818                         spin_unlock(&vb->lock);
819                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
820                 } else
821                         spin_unlock(&vb->lock);
822         }
823         rcu_read_unlock();
824
825         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
826                 list_del(&vb->purge);
827                 free_vmap_block(vb);
828         }
829 }
830
831 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
832 {
833         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
834 }
835
836 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
837 {
838         int cpu;
839
840         for_each_possible_cpu(cpu)
841                 purge_fragmented_blocks(cpu);
842 }
843
844 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
845 {
846         struct vmap_block_queue *vbq;
847         struct vmap_block *vb;
848         unsigned long addr = 0;
849         unsigned int order;
850         int purge = 0;
851
852         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
853         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
854         order = get_order(size);
855
856 again:
857         rcu_read_lock();
858         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
859         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
860                 int i;
861
862                 spin_lock(&vb->lock);
863                 if (vb->free < 1UL << order)
864                         goto next;
865
866                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
867                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
868
869                 if (i < 0) {
870                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
871                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
872                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
873                                 purge = 1;
874                         }
875                         goto next;
876                 }
877                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
878                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
879                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
880                 vb->free -= 1UL << order;
881                 if (vb->free == 0) {
882                         spin_lock(&vbq->lock);
883                         list_del_rcu(&vb->free_list);
884                         spin_unlock(&vbq->lock);
885                 }
886                 spin_unlock(&vb->lock);
887                 break;
888 next:
889                 spin_unlock(&vb->lock);
890         }
891
892         if (purge)
893                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
894
895         put_cpu_var(vmap_block_queue);
896         rcu_read_unlock();
897
898         if (!addr) {
899                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
900                 if (IS_ERR(vb))
901                         return vb;
902                 goto again;
903         }
904
905         return (void *)addr;
906 }
907
908 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
909 {
910         unsigned long offset;
911         unsigned long vb_idx;
912         unsigned int order;
913         struct vmap_block *vb;
914
915         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
916         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
917
918         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
919
920         order = get_order(size);
921
922         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
923
924         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
925         rcu_read_lock();
926         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
927         rcu_read_unlock();
928         BUG_ON(!vb);
929
930         spin_lock(&vb->lock);
931         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
932
933         vb->dirty += 1UL << order;
934         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
935                 BUG_ON(vb->free);
936                 spin_unlock(&vb->lock);
937                 free_vmap_block(vb);
938         } else
939                 spin_unlock(&vb->lock);
940 }
941
942 /**
943  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
944  *
945  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
946  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
947  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
948  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
949  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
950  *
951  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
952  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
953  * from the vmap layer.
954  */
955 void vm_unmap_aliases(void)
956 {
957         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
958         int cpu;
959         int flush = 0;
960
961         if (unlikely(!vmap_initialized))
962                 return;
963
964         for_each_possible_cpu(cpu) {
965                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
966                 struct vmap_block *vb;
967
968                 rcu_read_lock();
969                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
970                         int i;
971
972                         spin_lock(&vb->lock);
973                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
974                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
975                                 unsigned long s, e;
976                                 int j;
977                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
978                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
979
980                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
981                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
982                                 vunmap_page_range(s, e);
983                                 flush = 1;
984
985                                 if (s < start)
986                                         start = s;
987                                 if (e > end)
988                                         end = e;
989
990                                 i = j;
991                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
992                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
993                         }
994                         spin_unlock(&vb->lock);
995                 }
996                 rcu_read_unlock();
997         }
998
999         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1002
1003 /**
1004  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1005  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1006  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1007  */
1008 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1009 {
1010         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1011         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1012
1013         BUG_ON(!addr);
1014         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1015         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1016         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1017
1018         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1019         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1020
1021         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1022                 vb_free(mem, size);
1023         else
1024                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1025 }
1026 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1027
1028 /**
1029  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1030  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1031  * @count: number of pages
1032  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1033  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1034  *
1035  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1036  */
1037 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1038 {
1039         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1040         unsigned long addr;
1041         void *mem;
1042
1043         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1044                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1045                 if (IS_ERR(mem))
1046                         return NULL;
1047                 addr = (unsigned long)mem;
1048         } else {
1049                 struct vmap_area *va;
1050                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1051                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1052                 if (IS_ERR(va))
1053                         return NULL;
1054
1055                 addr = va->va_start;
1056                 mem = (void *)addr;
1057         }
1058         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1059                 vm_unmap_ram(mem, count);
1060                 return NULL;
1061         }
1062         return mem;
1063 }
1064 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1065
1066 /**
1067  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1068  * @vm: vm_struct to register
1069  * @align: requested alignment
1070  *
1071  * This function is used to register kernel vm area before
1072  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1073  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1074  * vm->addr contains the allocated address.
1075  *
1076  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1077  */
1078 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1079 {
1080         static size_t vm_init_off __initdata;
1081         unsigned long addr;
1082
1083         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1084         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1085
1086         vm->addr = (void *)addr;
1087
1088         vm->next = vmlist;
1089         vmlist = vm;
1090 }
1091
1092 void __init vmalloc_init(void)
1093 {
1094         struct vmap_area *va;
1095         struct vm_struct *tmp;
1096         int i;
1097
1098         for_each_possible_cpu(i) {
1099                 struct vmap_block_queue *vbq;
1100
1101                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1102                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1103                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1104         }
1105
1106         /* Import existing vmlist entries. */
1107         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1108                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1109                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1110                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1111                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1112                 __insert_vmap_area(va);
1113         }
1114
1115         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1116
1117         vmap_initialized = true;
1118 }
1119
1120 /**
1121  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1122  * @addr: start of the VM area to map
1123  * @size: size of the VM area to map
1124  * @prot: page protection flags to use
1125  * @pages: pages to map
1126  *
1127  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1128  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1129  * friends.
1130  *
1131  * NOTE:
1132  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1133  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1134  * before calling this function.
1135  *
1136  * RETURNS:
1137  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1138  */
1139 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1140                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1141 {
1142         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1143 }
1144
1145 /**
1146  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1147  * @addr: start of the VM area to unmap
1148  * @size: size of the VM area to unmap
1149  *
1150  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1151  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1152  * friends.
1153  *
1154  * NOTE:
1155  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1156  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1157  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1158  */
1159 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1160 {
1161         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1162 }
1163
1164 /**
1165  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1166  * @addr: start of the VM area to unmap
1167  * @size: size of the VM area to unmap
1168  *
1169  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1170  * the unmapping and tlb after.
1171  */
1172 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1173 {
1174         unsigned long end = addr + size;
1175
1176         flush_cache_vunmap(addr, end);
1177         vunmap_page_range(addr, end);
1178         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1179 }
1180
1181 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1182 {
1183         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1184         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1185         int err;
1186
1187         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1188         if (err > 0) {
1189                 *pages += err;
1190                 err = 0;
1191         }
1192
1193         return err;
1194 }
1195 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1196
1197 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1198 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1199 struct vm_struct *vmlist;
1200
1201 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1202                               unsigned long flags, void *caller)
1203 {
1204         struct vm_struct *tmp, **p;
1205
1206         vm->flags = flags;
1207         vm->addr = (void *)va->va_start;
1208         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1209         vm->caller = caller;
1210         va->private = vm;
1211         va->flags |= VM_VM_AREA;
1212
1213         write_lock(&vmlist_lock);
1214         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1215                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1216                         break;
1217         }
1218         vm->next = *p;
1219         *p = vm;
1220         write_unlock(&vmlist_lock);
1221 }
1222
1223 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1224                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1225                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1226 {
1227         static struct vmap_area *va;
1228         struct vm_struct *area;
1229
1230         BUG_ON(in_interrupt());
1231         if (flags & VM_IOREMAP) {
1232                 int bit = fls(size);
1233
1234                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1235                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1236                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1237                         bit = PAGE_SHIFT;
1238
1239                 align = 1ul << bit;
1240         }
1241
1242         size = PAGE_ALIGN(size);
1243         if (unlikely(!size))
1244                 return NULL;
1245
1246         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1247         if (unlikely(!area))
1248                 return NULL;
1249
1250         /*
1251          * We always allocate a guard page.
1252          */
1253         size += PAGE_SIZE;
1254
1255         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1256         if (IS_ERR(va)) {
1257                 kfree(area);
1258                 return NULL;
1259         }
1260
1261         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1262         return area;
1263 }
1264
1265 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1266                                 unsigned long start, unsigned long end)
1267 {
1268         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1269                                                 __builtin_return_address(0));
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1272
1273 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1274                                        unsigned long start, unsigned long end,
1275                                        void *caller)
1276 {
1277         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1278                                   caller);
1279 }
1280
1281 /**
1282  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1283  *      @size:          size of the area
1284  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1285  *
1286  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1287  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1288  *      on success or %NULL on failure.
1289  */
1290 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1291 {
1292         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1293                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1294 }
1295
1296 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1297                                 void *caller)
1298 {
1299         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1300                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1301 }
1302
1303 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1304                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1305 {
1306         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1307                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1308 }
1309
1310 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1311 {
1312         struct vmap_area *va;
1313
1314         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1315         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1316                 return va->private;
1317
1318         return NULL;
1319 }
1320
1321 /**
1322  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1323  *      @addr:          base address
1324  *
1325  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1326  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1327  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1328  */
1329 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1330 {
1331         struct vmap_area *va;
1332
1333         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1334         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1335                 struct vm_struct *vm = va->private;
1336                 struct vm_struct *tmp, **p;
1337                 /*
1338                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1339                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1340                  * vmap.)
1341                  */
1342                 write_lock(&vmlist_lock);
1343                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1344                         ;
1345                 *p = tmp->next;
1346                 write_unlock(&vmlist_lock);
1347
1348                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1349                 free_unmap_vmap_area(va);
1350                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1351
1352                 return vm;
1353         }
1354         return NULL;
1355 }
1356
1357 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1358 {
1359         struct vm_struct *area;
1360
1361         if (!addr)
1362                 return;
1363
1364         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1365                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1366                 return;
1367         }
1368
1369         area = remove_vm_area(addr);
1370         if (unlikely(!area)) {
1371                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1372                                 addr);
1373                 return;
1374         }
1375
1376         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1377         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1378
1379         if (deallocate_pages) {
1380                 int i;
1381
1382                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1383                         struct page *page = area->pages[i];
1384
1385                         BUG_ON(!page);
1386                         __free_page(page);
1387                 }
1388
1389                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1390                         vfree(area->pages);
1391                 else
1392                         kfree(area->pages);
1393         }
1394
1395         kfree(area);
1396         return;
1397 }
1398
1399 /**
1400  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1401  *      @addr:          memory base address
1402  *
1403  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1404  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1405  *      NULL, no operation is performed.
1406  *
1407  *      Must not be called in interrupt context.
1408  */
1409 void vfree(const void *addr)
1410 {
1411         BUG_ON(in_interrupt());
1412
1413         kmemleak_free(addr);
1414
1415         __vunmap(addr, 1);
1416 }
1417 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1418
1419 /**
1420  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1421  *      @addr:          memory base address
1422  *
1423  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1424  *      which was created from the page array passed to vmap().
1425  *
1426  *      Must not be called in interrupt context.
1427  */
1428 void vunmap(const void *addr)
1429 {
1430         BUG_ON(in_interrupt());
1431         might_sleep();
1432         __vunmap(addr, 0);
1433 }
1434 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1435
1436 /**
1437  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1438  *      @pages:         array of page pointers
1439  *      @count:         number of pages to map
1440  *      @flags:         vm_area->flags
1441  *      @prot:          page protection for the mapping
1442  *
1443  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1444  *      space.
1445  */
1446 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1447                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1448 {
1449         struct vm_struct *area;
1450
1451         might_sleep();
1452
1453         if (count > totalram_pages)
1454                 return NULL;
1455
1456         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1457                                         __builtin_return_address(0));
1458         if (!area)
1459                 return NULL;
1460
1461         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1462                 vunmap(area->addr);
1463                 return NULL;
1464         }
1465
1466         return area->addr;
1467 }
1468 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1469
1470 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1471                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1472                             int node, void *caller);
1473 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1474                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1475 {
1476         struct page **pages;
1477         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1478         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1479
1480         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1481         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1482
1483         area->nr_pages = nr_pages;
1484         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1485         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1486                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1487                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1488                 area->flags |= VM_VPAGES;
1489         } else {
1490                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1491         }
1492         area->pages = pages;
1493         area->caller = caller;
1494         if (!area->pages) {
1495                 remove_vm_area(area->addr);
1496                 kfree(area);
1497                 return NULL;
1498         }
1499
1500         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1501                 struct page *page;
1502
1503                 if (node < 0)
1504                         page = alloc_page(gfp_mask);
1505                 else
1506                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1507
1508                 if (unlikely(!page)) {
1509                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1510                         area->nr_pages = i;
1511                         goto fail;
1512                 }
1513                 area->pages[i] = page;
1514         }
1515
1516         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1517                 goto fail;
1518         return area->addr;
1519
1520 fail:
1521         vfree(area->addr);
1522         return NULL;
1523 }
1524
1525 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1526 {
1527         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1528                                          __builtin_return_address(0));
1529
1530         /*
1531          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1532          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1533          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1534          */
1535         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1536
1537         return addr;
1538 }
1539
1540 /**
1541  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1542  *      @size:          allocation size
1543  *      @align:         desired alignment
1544  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1545  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1546  *      @node:          node to use for allocation or -1
1547  *      @caller:        caller's return address
1548  *
1549  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1550  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1551  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1552  */
1553 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1554                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1555                             int node, void *caller)
1556 {
1557         struct vm_struct *area;
1558         void *addr;
1559         unsigned long real_size = size;
1560
1561         size = PAGE_ALIGN(size);
1562         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1563                 return NULL;
1564
1565         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1566                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1567
1568         if (!area)
1569                 return NULL;
1570
1571         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1572
1573         /*
1574          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1575          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1576          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1577          */
1578         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1579
1580         return addr;
1581 }
1582
1583 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1584 {
1585         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1586                                 __builtin_return_address(0));
1587 }
1588 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1589
1590 /**
1591  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1592  *      @size:          allocation size
1593  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1594  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1595  *
1596  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1597  *      use __vmalloc() instead.
1598  */
1599 void *vmalloc(unsigned long size)
1600 {
1601         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1602                                         -1, __builtin_return_address(0));
1603 }
1604 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1605
1606 /**
1607  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1608  * @size: allocation size
1609  *
1610  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1611  * without leaking data.
1612  */
1613 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1614 {
1615         struct vm_struct *area;
1616         void *ret;
1617
1618         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1619                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1620                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1621         if (ret) {
1622                 area = find_vm_area(ret);
1623                 area->flags |= VM_USERMAP;
1624         }
1625         return ret;
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1628
1629 /**
1630  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1631  *      @size:          allocation size
1632  *      @node:          numa node
1633  *
1634  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1635  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1636  *
1637  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1638  *      use __vmalloc() instead.
1639  */
1640 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1641 {
1642         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1643                                         node, __builtin_return_address(0));
1644 }
1645 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1646
1647 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1648 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1649 #endif
1650
1651 /**
1652  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1653  *      @size:          allocation size
1654  *
1655  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1656  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1657  *      executable kernel virtual space.
1658  *
1659  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1660  *      use __vmalloc() instead.
1661  */
1662
1663 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1664 {
1665         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1666                               -1, __builtin_return_address(0));
1667 }
1668
1669 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1670 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1671 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1672 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1673 #else
1674 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1675 #endif
1676
1677 /**
1678  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1679  *      @size:          allocation size
1680  *
1681  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1682  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1683  */
1684 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1685 {
1686         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1687                               -1, __builtin_return_address(0));
1688 }
1689 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1690
1691 /**
1692  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1693  *      @size:          allocation size
1694  *
1695  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1696  * mapped to userspace without leaking data.
1697  */
1698 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1699 {
1700         struct vm_struct *area;
1701         void *ret;
1702
1703         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1704                              -1, __builtin_return_address(0));
1705         if (ret) {
1706                 area = find_vm_area(ret);
1707                 area->flags |= VM_USERMAP;
1708         }
1709         return ret;
1710 }
1711 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1712
1713 /*
1714  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1715  * If the page is not present, fill zero.
1716  */
1717
1718 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1719 {
1720         struct page *p;
1721         int copied = 0;
1722
1723         while (count) {
1724                 unsigned long offset, length;
1725
1726                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1727                 length = PAGE_SIZE - offset;
1728                 if (length > count)
1729                         length = count;
1730                 p = vmalloc_to_page(addr);
1731                 /*
1732                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1733                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1734                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1735                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1736                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1737                  */
1738                 if (p) {
1739                         /*
1740                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1741                          * function description)
1742                          */
1743                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1744                         memcpy(buf, map + offset, length);
1745                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1746                 } else
1747                         memset(buf, 0, length);
1748
1749                 addr += length;
1750                 buf += length;
1751                 copied += length;
1752                 count -= length;
1753         }
1754         return copied;
1755 }
1756
1757 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1758 {
1759         struct page *p;
1760         int copied = 0;
1761
1762         while (count) {
1763                 unsigned long offset, length;
1764
1765                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1766                 length = PAGE_SIZE - offset;
1767                 if (length > count)
1768                         length = count;
1769                 p = vmalloc_to_page(addr);
1770                 /*
1771                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1772                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1773                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1774                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1775                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1776                  */
1777                 if (p) {
1778                         /*
1779                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1780                          * function description)
1781                          */
1782                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1783                         memcpy(map + offset, buf, length);
1784                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1785                 }
1786                 addr += length;
1787                 buf += length;
1788                 copied += length;
1789                 count -= length;
1790         }
1791         return copied;
1792 }
1793
1794 /**
1795  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1796  *      @buf:           buffer for reading data
1797  *      @addr:          vm address.
1798  *      @count:         number of bytes to be read.
1799  *
1800  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1801  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1802  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1803  *
1804  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1805  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1806  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1807  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1808  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1809  *
1810  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1811  *      vm_struct area, returns 0.
1812  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1813  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1814  *
1815  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1816  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1817  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1818  *      any informaion, as /dev/kmem.
1819  *
1820  */
1821
1822 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1823 {
1824         struct vm_struct *tmp;
1825         char *vaddr, *buf_start = buf;
1826         unsigned long buflen = count;
1827         unsigned long n;
1828
1829         /* Don't allow overflow */
1830         if ((unsigned long) addr + count < count)
1831                 count = -(unsigned long) addr;
1832
1833         read_lock(&vmlist_lock);
1834         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1835                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1836                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1837                         continue;
1838                 while (addr < vaddr) {
1839                         if (count == 0)
1840                                 goto finished;
1841                         *buf = '\0';
1842                         buf++;
1843                         addr++;
1844                         count--;
1845                 }
1846                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1847                 if (n > count)
1848                         n = count;
1849                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1850                         aligned_vread(buf, addr, n);
1851                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1852                         memset(buf, 0, n);
1853                 buf += n;
1854                 addr += n;
1855                 count -= n;
1856         }
1857 finished:
1858         read_unlock(&vmlist_lock);
1859
1860         if (buf == buf_start)
1861                 return 0;
1862         /* zero-fill memory holes */
1863         if (buf != buf_start + buflen)
1864                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1865
1866         return buflen;
1867 }
1868
1869 /**
1870  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1871  *      @buf:           buffer for source data
1872  *      @addr:          vm address.
1873  *      @count:         number of bytes to be read.
1874  *
1875  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1876  *      (same number to @count).
1877  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1878  *      vmalloc area, returns 0.
1879  *
1880  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1881  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1882  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1883  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1884  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1885  *
1886  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1887  *      vm_struct area, returns 0.
1888  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1889  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1890  *
1891  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1892  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1893  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1894  *      any informaion, as /dev/kmem.
1895  *
1896  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1897  */
1898
1899 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1900 {
1901         struct vm_struct *tmp;
1902         char *vaddr;
1903         unsigned long n, buflen;
1904         int copied = 0;
1905
1906         /* Don't allow overflow */
1907         if ((unsigned long) addr + count < count)
1908                 count = -(unsigned long) addr;
1909         buflen = count;
1910
1911         read_lock(&vmlist_lock);
1912         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1913                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1914                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1915                         continue;
1916                 while (addr < vaddr) {
1917                         if (count == 0)
1918                                 goto finished;
1919                         buf++;
1920                         addr++;
1921                         count--;
1922                 }
1923                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1924                 if (n > count)
1925                         n = count;
1926                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1927                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1928                         copied++;
1929                 }
1930                 buf += n;
1931                 addr += n;
1932                 count -= n;
1933         }
1934 finished:
1935         read_unlock(&vmlist_lock);
1936         if (!copied)
1937                 return 0;
1938         return buflen;
1939 }
1940
1941 /**
1942  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1943  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1944  *      @addr:          vmalloc memory
1945  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1946  *
1947  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1948  *
1949  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1950  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1951  *      that criteria isn't met.
1952  *
1953  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1954  */
1955 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1956                                                 unsigned long pgoff)
1957 {
1958         struct vm_struct *area;
1959         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1960         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1961
1962         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1963                 return -EINVAL;
1964
1965         area = find_vm_area(addr);
1966         if (!area)
1967                 return -EINVAL;
1968
1969         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1970                 return -EINVAL;
1971
1972         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1973                 return -EINVAL;
1974
1975         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1976         do {
1977                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1978                 int ret;
1979
1980                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1981                 if (ret)
1982                         return ret;
1983
1984                 uaddr += PAGE_SIZE;
1985                 addr += PAGE_SIZE;
1986                 usize -= PAGE_SIZE;
1987         } while (usize > 0);
1988
1989         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1990         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1991
1992         return 0;
1993 }
1994 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1995
1996 /*
1997  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1998  * have one.
1999  */
2000 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2001 {
2002 }
2003
2004
2005 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2006 {
2007         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2008         return 0;
2009 }
2010
2011 /**
2012  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2013  *      @size:          size of the area
2014  *
2015  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2016  *
2017  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2018  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2019  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2020  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2021  *      processes.
2022  */
2023 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2024 {
2025         struct vm_struct *area;
2026
2027         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2028                                 __builtin_return_address(0));
2029         if (area == NULL)
2030                 return NULL;
2031
2032         /*
2033          * This ensures that page tables are constructed for this region
2034          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2035          */
2036         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2037                                 area->size, f, NULL)) {
2038                 free_vm_area(area);
2039                 return NULL;
2040         }
2041
2042         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2043            mappings */
2044         vmalloc_sync_all();
2045
2046         return area;
2047 }
2048 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2049
2050 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2051 {
2052         struct vm_struct *ret;
2053         ret = remove_vm_area(area->addr);
2054         BUG_ON(ret != area);
2055         kfree(area);
2056 }
2057 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2058
2059 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2060 {
2061         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2062 }
2063
2064 /**
2065  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2066  * @end: target address
2067  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2068  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2069  *
2070  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2071  *          %false if no vmap_area exists
2072  *
2073  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2074  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2075  */
2076 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2077                                struct vmap_area **pnext,
2078                                struct vmap_area **pprev)
2079 {
2080         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2081         struct vmap_area *va = NULL;
2082
2083         while (n) {
2084                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2085                 if (end < va->va_end)
2086                         n = n->rb_left;
2087                 else if (end > va->va_end)
2088                         n = n->rb_right;
2089                 else
2090                         break;
2091         }
2092
2093         if (!va)
2094                 return false;
2095
2096         if (va->va_end > end) {
2097                 *pnext = va;
2098                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2099         } else {
2100                 *pprev = va;
2101                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2102         }
2103         return true;
2104 }
2105
2106 /**
2107  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2108  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2109  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2110  * @align: alignment
2111  *
2112  * Returns: determined end address
2113  *
2114  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2115  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2116  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2117  *
2118  * Please note that the address returned by this function may fall
2119  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2120  * that.
2121  */
2122 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2123                                        struct vmap_area **pprev,
2124                                        unsigned long align)
2125 {
2126         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2127         unsigned long addr;
2128
2129         if (*pnext)
2130                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2131         else
2132                 addr = vmalloc_end;
2133
2134         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2135                 *pnext = *pprev;
2136                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2137         }
2138
2139         return addr;
2140 }
2141
2142 /**
2143  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2144  * @offsets: array containing offset of each area
2145  * @sizes: array containing size of each area
2146  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2147  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2148  * @gfp_mask: allocation mask
2149  *
2150  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2151  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2152  *
2153  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2154  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2155  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2156  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2157  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2158  * are allocated from top.
2159  *
2160  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2161  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2162  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2163  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2164  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2165  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2166  */
2167 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2168                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2169                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2170 {
2171         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2172         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2173         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2174         struct vm_struct **vms;
2175         int area, area2, last_area, term_area;
2176         unsigned long base, start, end, last_end;
2177         bool purged = false;
2178
2179         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2180
2181         /* verify parameters and allocate data structures */
2182         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2183         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2184                 start = offsets[area];
2185                 end = start + sizes[area];
2186
2187                 /* is everything aligned properly? */
2188                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2189                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2190
2191                 /* detect the area with the highest address */
2192                 if (start > offsets[last_area])
2193                         last_area = area;
2194
2195                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2196                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2197                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2198
2199                         if (area2 == area)
2200                                 continue;
2201
2202                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2203                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2204                 }
2205         }
2206         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2207
2208         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2209                 WARN_ON(true);
2210                 return NULL;
2211         }
2212
2213         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2214         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2215         if (!vas || !vms)
2216                 goto err_free;
2217
2218         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2219                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2220                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2221                 if (!vas[area] || !vms[area])
2222                         goto err_free;
2223         }
2224 retry:
2225         spin_lock(&vmap_area_lock);
2226
2227         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2228         area = term_area = last_area;
2229         start = offsets[area];
2230         end = start + sizes[area];
2231
2232         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2233                 base = vmalloc_end - last_end;
2234                 goto found;
2235         }
2236         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2237
2238         while (true) {
2239                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2240                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2241
2242                 /*
2243                  * base might have underflowed, add last_end before
2244                  * comparing.
2245                  */
2246                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2247                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2248                         if (!purged) {
2249                                 purge_vmap_area_lazy();
2250                                 purged = true;
2251                                 goto retry;
2252                         }
2253                         goto err_free;
2254                 }
2255
2256                 /*
2257                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2258                  * right below next and then recheck.
2259                  */
2260                 if (next && next->va_start < base + end) {
2261                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2262                         term_area = area;
2263                         continue;
2264                 }
2265
2266                 /*
2267                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2268                  * base so that it's right below new next and then
2269                  * recheck.
2270                  */
2271                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2272                         next = prev;
2273                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2274                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2275                         term_area = area;
2276                         continue;
2277                 }
2278
2279                 /*
2280                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2281                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2282                  */
2283                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2284                 if (area == term_area)
2285                         break;
2286                 start = offsets[area];
2287                 end = start + sizes[area];
2288                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2289         }
2290 found:
2291         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2292         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2293                 struct vmap_area *va = vas[area];
2294
2295                 va->va_start = base + offsets[area];
2296                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2297                 __insert_vmap_area(va);
2298         }
2299
2300         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2301
2302         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2303
2304         /* insert all vm's */
2305         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2306                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2307                                   pcpu_get_vm_areas);
2308
2309         kfree(vas);
2310         return vms;
2311
2312 err_free:
2313         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2314                 if (vas)
2315                         kfree(vas[area]);
2316                 if (vms)
2317                         kfree(vms[area]);
2318         }
2319         kfree(vas);
2320         kfree(vms);
2321         return NULL;
2322 }
2323
2324 /**
2325  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2326  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2327  * @nr_vms: the number of allocated areas
2328  *
2329  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2330  */
2331 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2332 {
2333         int i;
2334
2335         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2336                 free_vm_area(vms[i]);
2337         kfree(vms);
2338 }
2339
2340 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2341 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2342 {
2343         loff_t n = *pos;
2344         struct vm_struct *v;
2345
2346         read_lock(&vmlist_lock);
2347         v = vmlist;
2348         while (n > 0 && v) {
2349                 n--;
2350                 v = v->next;
2351         }
2352         if (!n)
2353                 return v;
2354
2355         return NULL;
2356
2357 }
2358
2359 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2360 {
2361         struct vm_struct *v = p;
2362
2363         ++*pos;
2364         return v->next;
2365 }
2366
2367 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2368 {
2369         read_unlock(&vmlist_lock);
2370 }
2371
2372 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2373 {
2374         if (NUMA_BUILD) {
2375                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2376
2377                 if (!counters)
2378                         return;
2379
2380                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2381
2382                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2383                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2384
2385                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2386                         if (counters[nr])
2387                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2388         }
2389 }
2390
2391 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2392 {
2393         struct vm_struct *v = p;
2394
2395         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2396                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2397
2398         if (v->caller) {
2399                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2400
2401                 seq_putc(m, ' ');
2402                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2403                 seq_puts(m, buff);
2404         }
2405
2406         if (v->nr_pages)
2407                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2408
2409         if (v->phys_addr)
2410                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2411
2412         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2413                 seq_printf(m, " ioremap");
2414
2415         if (v->flags & VM_ALLOC)
2416                 seq_printf(m, " vmalloc");
2417
2418         if (v->flags & VM_MAP)
2419                 seq_printf(m, " vmap");
2420
2421         if (v->flags & VM_USERMAP)
2422                 seq_printf(m, " user");
2423
2424         if (v->flags & VM_VPAGES)
2425                 seq_printf(m, " vpages");
2426
2427         show_numa_info(m, v);
2428         seq_putc(m, '\n');
2429         return 0;
2430 }
2431
2432 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2433         .start = s_start,
2434         .next = s_next,
2435         .stop = s_stop,
2436         .show = s_show,
2437 };
2438
2439 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2440 {
2441         unsigned int *ptr = NULL;
2442         int ret;
2443
2444         if (NUMA_BUILD)
2445                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2446         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2447         if (!ret) {
2448                 struct seq_file *m = file->private_data;
2449                 m->private = ptr;
2450         } else
2451                 kfree(ptr);
2452         return ret;
2453 }
2454
2455 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2456         .open           = vmalloc_open,
2457         .read           = seq_read,
2458         .llseek         = seq_lseek,
2459         .release        = seq_release_private,
2460 };
2461
2462 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2463 {
2464         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2465         return 0;
2466 }
2467 module_init(proc_vmalloc_init);
2468 #endif
2469