mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   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/signal.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/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47 #include "pgalloc-track.h"
  48
  49 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  50 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  51
  52 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  53 {
  54         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  55         return 0;
  56 }
  57 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  58 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  59 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  60 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  61
  62 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  63 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  64
  65 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  66 {
  67         vmap_allow_huge = false;
  68         return 0;
  69 }
  70 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  71 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  72 static const bool vmap_allow_huge = false;
  73 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  74
  75 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  76 {
  77         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  78
  79         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  80 }
  81 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  82
  83 struct vfree_deferred {
  84         struct llist_head list;
  85         struct work_struct wq;
  86 };
  87 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  88
  89 static void __vunmap(const void *, int);
  90
  91 static void free_work(struct work_struct *w)
  92 {
  93         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  94         struct llist_node *t, *llnode;
  95
  96         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
  97                 __vunmap((void *)llnode, 1);
  98 }
  99
 100 /*** Page table manipulation functions ***/
 101 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 102                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 103                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 104 {
 105         pte_t *pte;
 106         u64 pfn;
 107         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 108
 109         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 110         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 111         if (!pte)
 112                 return -ENOMEM;
 113         do {
 114                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 115
 116 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 117                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 118                 if (size != PAGE_SIZE) {
 119                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 120
 121                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 122                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 123                         pfn += PFN_DOWN(size);
 124                         continue;
 125                 }
 126 #endif
 127                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 128                 pfn++;
 129         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 130         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 135                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 136                         unsigned int max_page_shift)
 137 {
 138         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 139                 return 0;
 140
 141         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 142                 return 0;
 143
 144         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 145                 return 0;
 146
 147         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 148                 return 0;
 149
 150         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 151                 return 0;
 152
 153         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 154                 return 0;
 155
 156         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 157 }
 158
 159 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 160                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 161                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 162 {
 163         pmd_t *pmd;
 164         unsigned long next;
 165
 166         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 167         if (!pmd)
 168                 return -ENOMEM;
 169         do {
 170                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 171
 172                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 173                                         max_page_shift)) {
 174                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 175                         continue;
 176                 }
 177
 178                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 179                         return -ENOMEM;
 180         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 181         return 0;
 182 }
 183
 184 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 185                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 186                         unsigned int max_page_shift)
 187 {
 188         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 189                 return 0;
 190
 191         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 192                 return 0;
 193
 194         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 195                 return 0;
 196
 197         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 198                 return 0;
 199
 200         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 201                 return 0;
 202
 203         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 204                 return 0;
 205
 206         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 207 }
 208
 209 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 210                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 211                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 212 {
 213         pud_t *pud;
 214         unsigned long next;
 215
 216         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 217         if (!pud)
 218                 return -ENOMEM;
 219         do {
 220                 next = pud_addr_end(addr, end);
 221
 222                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 223                                         max_page_shift)) {
 224                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 225                         continue;
 226                 }
 227
 228                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 229                                         max_page_shift, mask))
 230                         return -ENOMEM;
 231         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 236                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 237                         unsigned int max_page_shift)
 238 {
 239         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 240                 return 0;
 241
 242         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 243                 return 0;
 244
 245         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 246                 return 0;
 247
 248         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 249                 return 0;
 250
 251         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 252                 return 0;
 253
 254         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 255                 return 0;
 256
 257         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 258 }
 259
 260 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 261                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 262                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 263 {
 264         p4d_t *p4d;
 265         unsigned long next;
 266
 267         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 268         if (!p4d)
 269                 return -ENOMEM;
 270         do {
 271                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 272
 273                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 274                                         max_page_shift)) {
 275                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 276                         continue;
 277                 }
 278
 279                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 280                                         max_page_shift, mask))
 281                         return -ENOMEM;
 282         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 287                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 288                         unsigned int max_page_shift)
 289 {
 290         pgd_t *pgd;
 291         unsigned long start;
 292         unsigned long next;
 293         int err;
 294         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 295
 296         might_sleep();
 297         BUG_ON(addr >= end);
 298
 299         start = addr;
 300         pgd = pgd_offset_k(addr);
 301         do {
 302                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 303                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 304                                         max_page_shift, &mask);
 305                 if (err)
 306                         break;
 307         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 308
 309         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 310                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 311
 312         return err;
 313 }
 314
 315 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 316                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 317 {
 318         int err;
 319
 320         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 321                                  ioremap_max_page_shift);
 322         flush_cache_vmap(addr, end);
 323         return err;
 324 }
 325
 326 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 327                              pgtbl_mod_mask *mask)
 328 {
 329         pte_t *pte;
 330
 331         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 332         do {
 333                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 334                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 335         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 336         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 337 }
 338
 339 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 340                              pgtbl_mod_mask *mask)
 341 {
 342         pmd_t *pmd;
 343         unsigned long next;
 344         int cleared;
 345
 346         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 347         do {
 348                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 349
 350                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 351                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 352                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 353
 354                 if (cleared)
 355                         continue;
 356                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 357                         continue;
 358                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 359
 360                 cond_resched();
 361         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 362 }
 363
 364 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 365                              pgtbl_mod_mask *mask)
 366 {
 367         pud_t *pud;
 368         unsigned long next;
 369         int cleared;
 370
 371         pud = pud_offset(p4d, addr);
 372         do {
 373                 next = pud_addr_end(addr, end);
 374
 375                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 376                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 377                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 378
 379                 if (cleared)
 380                         continue;
 381                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 382                         continue;
 383                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 384         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 385 }
 386
 387 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 388                              pgtbl_mod_mask *mask)
 389 {
 390         p4d_t *p4d;
 391         unsigned long next;
 392
 393         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 394         do {
 395                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 396
 397                 p4d_clear_huge(p4d);
 398                 if (p4d_bad(*p4d))
 399                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 400
 401                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 402                         continue;
 403                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 404         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 405 }
 406
 407 /*
 408  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 409  * flush caches or TLBs.
 410  *
 411  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 412  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 413  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 414  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 415  * coalesced).
 416  *
 417  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 418  */
 419 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 420 {
 421         unsigned long next;
 422         pgd_t *pgd;
 423         unsigned long addr = start;
 424         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 425
 426         BUG_ON(addr >= end);
 427         pgd = pgd_offset_k(addr);
 428         do {
 429                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 430                 if (pgd_bad(*pgd))
 431                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 432                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 433                         continue;
 434                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 435         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 436
 437         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 438                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 439 }
 440
 441 /**
 442  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 443  * @addr: start of the VM area to unmap
 444  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 445  *
 446  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 447  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 448  * is a kernel bug.
 449  */
 450 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 451 {
 452         flush_cache_vunmap(addr, end);
 453         vunmap_range_noflush(addr, end);
 454         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 455 }
 456
 457 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 458                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 459                 pgtbl_mod_mask *mask)
 460 {
 461         pte_t *pte;
 462
 463         /*
 464          * nr is a running index into the array which helps higher level
 465          * callers keep track of where we're up to.
 466          */
 467
 468         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 469         if (!pte)
 470                 return -ENOMEM;
 471         do {
 472                 struct page *page = pages[*nr];
 473
 474                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 475                         return -EBUSY;
 476                 if (WARN_ON(!page))
 477                         return -ENOMEM;
 478                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 479                         return -EINVAL;
 480
 481                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 482                 (*nr)++;
 483         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 484         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 485         return 0;
 486 }
 487
 488 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 489                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 490                 pgtbl_mod_mask *mask)
 491 {
 492         pmd_t *pmd;
 493         unsigned long next;
 494
 495         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 496         if (!pmd)
 497                 return -ENOMEM;
 498         do {
 499                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 500                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 501                         return -ENOMEM;
 502         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 507                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 508                 pgtbl_mod_mask *mask)
 509 {
 510         pud_t *pud;
 511         unsigned long next;
 512
 513         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 514         if (!pud)
 515                 return -ENOMEM;
 516         do {
 517                 next = pud_addr_end(addr, end);
 518                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 519                         return -ENOMEM;
 520         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 525                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 526                 pgtbl_mod_mask *mask)
 527 {
 528         p4d_t *p4d;
 529         unsigned long next;
 530
 531         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 532         if (!p4d)
 533                 return -ENOMEM;
 534         do {
 535                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 536                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 537                         return -ENOMEM;
 538         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 543                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 544 {
 545         unsigned long start = addr;
 546         pgd_t *pgd;
 547         unsigned long next;
 548         int err = 0;
 549         int nr = 0;
 550         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 551
 552         BUG_ON(addr >= end);
 553         pgd = pgd_offset_k(addr);
 554         do {
 555                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 556                 if (pgd_bad(*pgd))
 557                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 558                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 559                 if (err)
 560                         return err;
 561         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 562
 563         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 564                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 565
 566         return 0;
 567 }
 568
 569 /*
 570  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 571  * flush caches.
 572  *
 573  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 574  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 575  *
 576  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 577  */
 578 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 579                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 580 {
 581         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 582
 583         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 584
 585         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 586                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 587                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 588
 589         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 590                 int err;
 591
 592                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 593                                         __pa(page_address(pages[i])), prot,
 594                                         page_shift);
 595                 if (err)
 596                         return err;
 597
 598                 addr += 1UL << page_shift;
 599         }
 600
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 /**
 605  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 606  * @addr: start of the VM area to map
 607  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 608  * @prot: page protection flags to use
 609  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 610  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 611  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 612  *
 613  * RETURNS:
 614  * 0 on success, -errno on failure.
 615  */
 616 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 617                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 618 {
 619         int err;
 620
 621         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 622         flush_cache_vmap(addr, end);
 623         return err;
 624 }
 625
 626 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 627 {
 628         /*
 629          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 630          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 631          * just put it in the vmalloc space.
 632          */
 633 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 634         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 635         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 636                 return 1;
 637 #endif
 638         return is_vmalloc_addr(x);
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 643  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 644  * matches small vmap mappings.
 645  */
 646 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 647 {
 648         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 649         struct page *page = NULL;
 650         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 651         p4d_t *p4d;
 652         pud_t *pud;
 653         pmd_t *pmd;
 654         pte_t *ptep, pte;
 655
 656         /*
 657          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 658          * architectures that do not vmalloc module space
 659          */
 660         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 661
 662         if (pgd_none(*pgd))
 663                 return NULL;
 664         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 665                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 666         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 667                 return NULL;
 668
 669         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 670         if (p4d_none(*p4d))
 671                 return NULL;
 672         if (p4d_leaf(*p4d))
 673                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 674         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 675                 return NULL;
 676
 677         pud = pud_offset(p4d, addr);
 678         if (pud_none(*pud))
 679                 return NULL;
 680         if (pud_leaf(*pud))
 681                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 682         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 683                 return NULL;
 684
 685         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 686         if (pmd_none(*pmd))
 687                 return NULL;
 688         if (pmd_leaf(*pmd))
 689                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 690         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 691                 return NULL;
 692
 693         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 694         pte = *ptep;
 695         if (pte_present(pte))
 696                 page = pte_page(pte);
 697         pte_unmap(ptep);
 698
 699         return page;
 700 }
 701 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 702
 703 /*
 704  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 705  */
 706 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 707 {
 708         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 709 }
 710 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 711
 712
 713 /*** Global kva allocator ***/
 714
 715 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 716 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 717
 718
 719 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 720 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 721 /* Export for kexec only */
 722 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 723 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 724 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 725
 726 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 727 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 728 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 729
 730 /*
 731  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 732  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 733  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 734  * free block.
 735  */
 736 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 737
 738 /*
 739  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 740  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 741  */
 742 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 743
 744 /*
 745  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 746  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 747  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 748  * object is released.
 749  *
 750  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 751  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 752  * find a lowest match of free area.
 753  */
 754 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 755
 756 /*
 757  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 758  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 759  * to use more permissive allocation masks.
 760  */
 761 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 762
 763 static __always_inline unsigned long
 764 va_size(struct vmap_area *va)
 765 {
 766         return (va->va_end - va->va_start);
 767 }
 768
 769 static __always_inline unsigned long
 770 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 771 {
 772         struct vmap_area *va;
 773
 774         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 775         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 776 }
 777
 778 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 779         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 780
 781 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 782 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 783 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 784 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 785
 786 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 787
 788 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 789 {
 790         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 791 }
 792
 793 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 794 {
 795         struct vmap_area *va = NULL;
 796         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 797
 798         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 799
 800         while (n) {
 801                 struct vmap_area *tmp;
 802
 803                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 804                 if (tmp->va_end > addr) {
 805                         va = tmp;
 806                         if (tmp->va_start <= addr)
 807                                 break;
 808
 809                         n = n->rb_left;
 810                 } else
 811                         n = n->rb_right;
 812         }
 813
 814         return va;
 815 }
 816
 817 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 818 {
 819         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 820
 821         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 822
 823         while (n) {
 824                 struct vmap_area *va;
 825
 826                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 827                 if (addr < va->va_start)
 828                         n = n->rb_left;
 829                 else if (addr >= va->va_end)
 830                         n = n->rb_right;
 831                 else
 832                         return va;
 833         }
 834
 835         return NULL;
 836 }
 837
 838 /*
 839  * This function returns back addresses of parent node
 840  * and its left or right link for further processing.
 841  *
 842  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 843  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 844  * have to be declined and actually considered as a bug.
 845  */
 846 static __always_inline struct rb_node **
 847 find_va_links(struct vmap_area *va,
 848         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 849         struct rb_node **parent)
 850 {
 851         struct vmap_area *tmp_va;
 852         struct rb_node **link;
 853
 854         if (root) {
 855                 link = &root->rb_node;
 856                 if (unlikely(!*link)) {
 857                         *parent = NULL;
 858                         return link;
 859                 }
 860         } else {
 861                 link = &from;
 862         }
 863
 864         /*
 865          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 866          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 867          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 868          */
 869         do {
 870                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 871
 872                 /*
 873                  * During the traversal we also do some sanity check.
 874                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 875                  * or full overlaps.
 876                  */
 877                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
 878                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
 879                         link = &(*link)->rb_left;
 880                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
 881                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
 882                         link = &(*link)->rb_right;
 883                 else {
 884                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 885                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 886
 887                         return NULL;
 888                 }
 889         } while (*link);
 890
 891         *parent = &tmp_va->rb_node;
 892         return link;
 893 }
 894
 895 static __always_inline struct list_head *
 896 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 897 {
 898         struct list_head *list;
 899
 900         if (unlikely(!parent))
 901                 /*
 902                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 903                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 904                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 905                  * happen but we handle this case anyway.
 906                  */
 907                 return NULL;
 908
 909         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 910         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 911 }
 912
 913 static __always_inline void
 914 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 915         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
 916 {
 917         /*
 918          * VA is still not in the list, but we can
 919          * identify its future previous list_head node.
 920          */
 921         if (likely(parent)) {
 922                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 923                 if (&parent->rb_right != link)
 924                         head = head->prev;
 925         }
 926
 927         /* Insert to the rb-tree */
 928         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 929         if (root == &free_vmap_area_root) {
 930                 /*
 931                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 932                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 933                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 934                  * It is because of we populate the tree from the bottom
 935                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 936                  *
 937                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 938                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 939                  * the correct order later on.
 940                  */
 941                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 942                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 943                 va->subtree_max_size = 0;
 944         } else {
 945                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 946         }
 947
 948         /* Address-sort this list */
 949         list_add(&va->list, head);
 950 }
 951
 952 static __always_inline void
 953 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
 954 {
 955         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 956                 return;
 957
 958         if (root == &free_vmap_area_root)
 959                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 960                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 961         else
 962                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 963
 964         list_del(&va->list);
 965         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 966 }
 967
 968 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
 969 /*
 970  * Gets called when remove the node and rotate.
 971  */
 972 static __always_inline unsigned long
 973 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
 974 {
 975         return max3(va_size(va),
 976                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
 977                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
 978 }
 979
 980 static void
 981 augment_tree_propagate_check(void)
 982 {
 983         struct vmap_area *va;
 984         unsigned long computed_size;
 985
 986         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
 987                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
 988                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
 989                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
 990                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
 991         }
 992 }
 993 #endif
 994
 995 /*
 996  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
 997  * levels starting from VA point. The propagation must be done
 998  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
 999  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1000  *
1001  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1002  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1003  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1004  * - After VA has been increased(merging path).
1005  *
1006  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1007  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1008  * to the root node.
1009  *
1010  *       4--8
1011  *        /\
1012  *       /  \
1013  *      /    \
1014  *    2--2  8--8
1015  *
1016  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1017  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1018  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1019  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1020  * node becomes 4--6.
1021  */
1022 static __always_inline void
1023 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1024 {
1025         /*
1026          * Populate the tree from bottom towards the root until
1027          * the calculated maximum available size of checked node
1028          * is equal to its current one.
1029          */
1030         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1031
1032 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1033         augment_tree_propagate_check();
1034 #endif
1035 }
1036
1037 static void
1038 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1039         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1040 {
1041         struct rb_node **link;
1042         struct rb_node *parent;
1043
1044         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1045         if (link)
1046                 link_va(va, root, parent, link, head);
1047 }
1048
1049 static void
1050 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1051         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1052         struct list_head *head)
1053 {
1054         struct rb_node **link;
1055         struct rb_node *parent;
1056
1057         if (from)
1058                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1059         else
1060                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1061
1062         if (link) {
1063                 link_va(va, root, parent, link, head);
1064                 augment_tree_propagate_from(va);
1065         }
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1070  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1071  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1072  * freed.
1073  *
1074  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1075  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1076  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1077  * ongoing.
1078  */
1079 static __always_inline struct vmap_area *
1080 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1081         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1082 {
1083         struct vmap_area *sibling;
1084         struct list_head *next;
1085         struct rb_node **link;
1086         struct rb_node *parent;
1087         bool merged = false;
1088
1089         /*
1090          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1091          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1092          */
1093         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1094         if (!link)
1095                 return NULL;
1096
1097         /*
1098          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1099          */
1100         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1101         if (unlikely(next == NULL))
1102                 goto insert;
1103
1104         /*
1105          * start            end
1106          * |                |
1107          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1108          *                  |                |
1109          *                  start            end
1110          */
1111         if (next != head) {
1112                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1113                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1114                         sibling->va_start = va->va_start;
1115
1116                         /* Free vmap_area object. */
1117                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1118
1119                         /* Point to the new merged area. */
1120                         va = sibling;
1121                         merged = true;
1122                 }
1123         }
1124
1125         /*
1126          * start            end
1127          * |                |
1128          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1129          *                  |                |
1130          *                  start            end
1131          */
1132         if (next->prev != head) {
1133                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1134                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1135                         /*
1136                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1137                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1138                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1139                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1140                          * "normalized" because of rotation operations.
1141                          */
1142                         if (merged)
1143                                 unlink_va(va, root);
1144
1145                         sibling->va_end = va->va_end;
1146
1147                         /* Free vmap_area object. */
1148                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1149
1150                         /* Point to the new merged area. */
1151                         va = sibling;
1152                         merged = true;
1153                 }
1154         }
1155
1156 insert:
1157         if (!merged)
1158                 link_va(va, root, parent, link, head);
1159
1160         return va;
1161 }
1162
1163 static __always_inline struct vmap_area *
1164 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1165         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1166 {
1167         va = merge_or_add_vmap_area(va, root, head);
1168         if (va)
1169                 augment_tree_propagate_from(va);
1170
1171         return va;
1172 }
1173
1174 static __always_inline bool
1175 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1176         unsigned long align, unsigned long vstart)
1177 {
1178         unsigned long nva_start_addr;
1179
1180         if (va->va_start > vstart)
1181                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1182         else
1183                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1184
1185         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1186         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1187                         nva_start_addr < vstart)
1188                 return false;
1189
1190         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1191 }
1192
1193 /*
1194  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1195  * that will accomplish the request corresponding to passing
1196  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1197  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1198  * overhead.
1199  */
1200 static __always_inline struct vmap_area *
1201 find_vmap_lowest_match(unsigned long size, unsigned long align,
1202         unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1203 {
1204         struct vmap_area *va;
1205         struct rb_node *node;
1206         unsigned long length;
1207
1208         /* Start from the root. */
1209         node = free_vmap_area_root.rb_node;
1210
1211         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1212         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1213
1214         while (node) {
1215                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1216
1217                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1218                                 vstart < va->va_start) {
1219                         node = node->rb_left;
1220                 } else {
1221                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1222                                 return va;
1223
1224                         /*
1225                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1226                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1227                          * equal or bigger to the requested search length.
1228                          */
1229                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1230                                 node = node->rb_right;
1231                                 continue;
1232                         }
1233
1234                         /*
1235                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1236                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1237                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1238                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1239                          */
1240                         while ((node = rb_parent(node))) {
1241                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1242                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1243                                         return va;
1244
1245                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1246                                                 vstart <= va->va_start) {
1247                                         /*
1248                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1249                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1250                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1251                                          * and no suitable free block found there.
1252                                          */
1253                                         vstart = va->va_start + 1;
1254                                         node = node->rb_right;
1255                                         break;
1256                                 }
1257                         }
1258                 }
1259         }
1260
1261         return NULL;
1262 }
1263
1264 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1265 #include <linux/random.h>
1266
1267 static struct vmap_area *
1268 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
1269         unsigned long align, unsigned long vstart)
1270 {
1271         struct vmap_area *va;
1272
1273         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1274                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1275                         continue;
1276
1277                 return va;
1278         }
1279
1280         return NULL;
1281 }
1282
1283 static void
1284 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size, unsigned long align)
1285 {
1286         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1287         unsigned long vstart;
1288         unsigned int rnd;
1289
1290         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1291         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1292
1293         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, false);
1294         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, align, vstart);
1295
1296         if (va_1 != va_2)
1297                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1298                         va_1, va_2, vstart);
1299 }
1300 #endif
1301
1302 enum fit_type {
1303         NOTHING_FIT = 0,
1304         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1305         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1306         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1307         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1308 };
1309
1310 static __always_inline enum fit_type
1311 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1312         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1313 {
1314         enum fit_type type;
1315
1316         /* Check if it is within VA. */
1317         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1318                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1319                 return NOTHING_FIT;
1320
1321         /* Now classify. */
1322         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1323                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1324                         type = FL_FIT_TYPE;
1325                 else
1326                         type = LE_FIT_TYPE;
1327         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1328                 type = RE_FIT_TYPE;
1329         } else {
1330                 type = NE_FIT_TYPE;
1331         }
1332
1333         return type;
1334 }
1335
1336 static __always_inline int
1337 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1338         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1339         enum fit_type type)
1340 {
1341         struct vmap_area *lva = NULL;
1342
1343         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1344                 /*
1345                  * No need to split VA, it fully fits.
1346                  *
1347                  * |               |
1348                  * V      NVA      V
1349                  * |---------------|
1350                  */
1351                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1352                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1353         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1354                 /*
1355                  * Split left edge of fit VA.
1356                  *
1357                  * |       |
1358                  * V  NVA  V   R
1359                  * |-------|-------|
1360                  */
1361                 va->va_start += size;
1362         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1363                 /*
1364                  * Split right edge of fit VA.
1365                  *
1366                  *         |       |
1367                  *     L   V  NVA  V
1368                  * |-------|-------|
1369                  */
1370                 va->va_end = nva_start_addr;
1371         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1372                 /*
1373                  * Split no edge of fit VA.
1374                  *
1375                  *     |       |
1376                  *   L V  NVA  V R
1377                  * |---|-------|---|
1378                  */
1379                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1380                 if (unlikely(!lva)) {
1381                         /*
1382                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1383                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1384                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1385                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1386                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1387                          * are its main fitting cases.
1388                          *
1389                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1390                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1391                          * big free space that has to be split.
1392                          *
1393                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1394                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1395                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1396                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1397                          * split purpose. That is rare and most time does not
1398                          * occur.
1399                          *
1400                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1401                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1402                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1403                          * triggered to repeat one more time. See more details
1404                          * in alloc_vmap_area() function.
1405                          */
1406                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1407                         if (!lva)
1408                                 return -1;
1409                 }
1410
1411                 /*
1412                  * Build the remainder.
1413                  */
1414                 lva->va_start = va->va_start;
1415                 lva->va_end = nva_start_addr;
1416
1417                 /*
1418                  * Shrink this VA to remaining size.
1419                  */
1420                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1421         } else {
1422                 return -1;
1423         }
1424
1425         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1426                 augment_tree_propagate_from(va);
1427
1428                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1429                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1430                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1431         }
1432
1433         return 0;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1438  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1439  */
1440 static __always_inline unsigned long
1441 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1442         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1443 {
1444         bool adjust_search_size = true;
1445         unsigned long nva_start_addr;
1446         struct vmap_area *va;
1447         enum fit_type type;
1448         int ret;
1449
1450         /*
1451          * Do not adjust when:
1452          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1453          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1454          *      aligned anyway;
1455          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1456          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1457          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1458          */
1459         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1460                 adjust_search_size = false;
1461
1462         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart, adjust_search_size);
1463         if (unlikely(!va))
1464                 return vend;
1465
1466         if (va->va_start > vstart)
1467                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1468         else
1469                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1470
1471         /* Check the "vend" restriction. */
1472         if (nva_start_addr + size > vend)
1473                 return vend;
1474
1475         /* Classify what we have found. */
1476         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1477         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1478                 return vend;
1479
1480         /* Update the free vmap_area. */
1481         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1482         if (ret)
1483                 return vend;
1484
1485 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1486         find_vmap_lowest_match_check(size, align);
1487 #endif
1488
1489         return nva_start_addr;
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1494  */
1495 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1496 {
1497         /*
1498          * Remove from the busy tree/list.
1499          */
1500         spin_lock(&vmap_area_lock);
1501         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1502         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1503
1504         /*
1505          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1506          */
1507         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1508         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1509         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1510 }
1511
1512 static inline void
1513 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1514 {
1515         struct vmap_area *va = NULL;
1516
1517         /*
1518          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1519          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1520          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1521          *
1522          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1523          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1524          * condition and high memory pressure.
1525          */
1526         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1527                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1528
1529         spin_lock(lock);
1530
1531         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1532                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1533 }
1534
1535 /*
1536  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1537  * vstart and vend.
1538  */
1539 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1540                                 unsigned long align,
1541                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1542                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1543 {
1544         struct vmap_area *va;
1545         unsigned long freed;
1546         unsigned long addr;
1547         int purged = 0;
1548         int ret;
1549
1550         BUG_ON(!size);
1551         BUG_ON(offset_in_page(size));
1552         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1553
1554         if (unlikely(!vmap_initialized))
1555                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1556
1557         might_sleep();
1558         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1559
1560         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1561         if (unlikely(!va))
1562                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1563
1564         /*
1565          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1566          * to avoid false negatives.
1567          */
1568         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1569
1570 retry:
1571         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1572         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1573         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1574
1575         /*
1576          * If an allocation fails, the "vend" address is
1577          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1578          */
1579         if (unlikely(addr == vend))
1580                 goto overflow;
1581
1582         va->va_start = addr;
1583         va->va_end = addr + size;
1584         va->vm = NULL;
1585
1586         spin_lock(&vmap_area_lock);
1587         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1588         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1589
1590         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1591         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1592         BUG_ON(va->va_end > vend);
1593
1594         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1595         if (ret) {
1596                 free_vmap_area(va);
1597                 return ERR_PTR(ret);
1598         }
1599
1600         return va;
1601
1602 overflow:
1603         if (!purged) {
1604                 purge_vmap_area_lazy();
1605                 purged = 1;
1606                 goto retry;
1607         }
1608
1609         freed = 0;
1610         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1611
1612         if (freed > 0) {
1613                 purged = 0;
1614                 goto retry;
1615         }
1616
1617         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1618                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1619                         size);
1620
1621         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1622         return ERR_PTR(-EBUSY);
1623 }
1624
1625 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1626 {
1627         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1628 }
1629 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1630
1631 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1632 {
1633         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1634 }
1635 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1636
1637 /*
1638  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1639  * before attempting to purge with a TLB flush.
1640  *
1641  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1642  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1643  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1644  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1645  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1646  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1647  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1648  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1649  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1650  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1651  * becomes a problem on bigger systems.
1652  */
1653 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1654 {
1655         unsigned int log;
1656
1657         log = fls(num_online_cpus());
1658
1659         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1660 }
1661
1662 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1663
1664 /*
1665  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1666  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1667  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1668  */
1669 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1670
1671 /* for per-CPU blocks */
1672 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1673
1674 /*
1675  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1676  */
1677 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1678 {
1679         unsigned long resched_threshold;
1680         struct list_head local_pure_list;
1681         struct vmap_area *va, *n_va;
1682
1683         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1684
1685         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1686         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1687         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_pure_list);
1688         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1689
1690         if (unlikely(list_empty(&local_pure_list)))
1691                 return false;
1692
1693         start = min(start,
1694                 list_first_entry(&local_pure_list,
1695                         struct vmap_area, list)->va_start);
1696
1697         end = max(end,
1698                 list_last_entry(&local_pure_list,
1699                         struct vmap_area, list)->va_end);
1700
1701         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1702         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1703
1704         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1705         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_pure_list, list) {
1706                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1707                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1708                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1709
1710                 /*
1711                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1712                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1713                  * anything.
1714                  */
1715                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1716                                 &free_vmap_area_list);
1717
1718                 if (!va)
1719                         continue;
1720
1721                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1722                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1723                                               va->va_start, va->va_end);
1724
1725                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1726
1727                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1728                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1729         }
1730         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1731         return true;
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1736  */
1737 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1738 {
1739         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1740         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1741         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1742         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1743 }
1744
1745 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1746 {
1747         unsigned long nr_lazy;
1748
1749         do {
1750                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1751                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1752                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1753
1754                 /* Recheck if further work is required. */
1755                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1756         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1761  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1762  * previously.
1763  */
1764 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1765 {
1766         unsigned long nr_lazy;
1767
1768         spin_lock(&vmap_area_lock);
1769         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1770         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1771
1772         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1773                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1774
1775         /*
1776          * Merge or place it to the purge tree/list.
1777          */
1778         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1779         merge_or_add_vmap_area(va,
1780                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1781         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1782
1783         /* After this point, we may free va at any time */
1784         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1785                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * Free and unmap a vmap area
1790  */
1791 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1792 {
1793         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1794         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1795         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1796                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1797
1798         free_vmap_area_noflush(va);
1799 }
1800
1801 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1802 {
1803         struct vmap_area *va;
1804
1805         spin_lock(&vmap_area_lock);
1806         va = __find_vmap_area(addr);
1807         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1808
1809         return va;
1810 }
1811
1812 /*** Per cpu kva allocator ***/
1813
1814 /*
1815  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1816  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1817  */
1818 /*
1819  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1820  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1821  * instead (we just need a rough idea)
1822  */
1823 #if BITS_PER_LONG == 32
1824 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1825 #else
1826 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1827 #endif
1828
1829 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1830 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1831 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1832 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1833 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1834 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1835 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1836                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1837                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1838                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1839
1840 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1841
1842 struct vmap_block_queue {
1843         spinlock_t lock;
1844         struct list_head free;
1845 };
1846
1847 struct vmap_block {
1848         spinlock_t lock;
1849         struct vmap_area *va;
1850         unsigned long free, dirty;
1851         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1852         struct list_head free_list;
1853         struct rcu_head rcu_head;
1854         struct list_head purge;
1855 };
1856
1857 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1858 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1859
1860 /*
1861  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1862  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1863  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1864  */
1865 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1866
1867 /*
1868  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1869  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1870  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1871  * big problem.
1872  */
1873
1874 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1875 {
1876         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1877         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1878         return addr;
1879 }
1880
1881 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1882 {
1883         unsigned long addr;
1884
1885         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1886         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1887         return (void *)addr;
1888 }
1889
1890 /**
1891  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1892  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1893  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1894  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1895  *
1896  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1897  */
1898 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1899 {
1900         struct vmap_block_queue *vbq;
1901         struct vmap_block *vb;
1902         struct vmap_area *va;
1903         unsigned long vb_idx;
1904         int node, err;
1905         void *vaddr;
1906
1907         node = numa_node_id();
1908
1909         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1910                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1911         if (unlikely(!vb))
1912                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1913
1914         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1915                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1916                                         node, gfp_mask);
1917         if (IS_ERR(va)) {
1918                 kfree(vb);
1919                 return ERR_CAST(va);
1920         }
1921
1922         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1923         spin_lock_init(&vb->lock);
1924         vb->va = va;
1925         /* At least something should be left free */
1926         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1927         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1928         vb->dirty = 0;
1929         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1930         vb->dirty_max = 0;
1931         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1932
1933         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1934         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1935         if (err) {
1936                 kfree(vb);
1937                 free_vmap_area(va);
1938                 return ERR_PTR(err);
1939         }
1940
1941         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
1942         spin_lock(&vbq->lock);
1943         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1944         spin_unlock(&vbq->lock);
1945
1946         return vaddr;
1947 }
1948
1949 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1950 {
1951         struct vmap_block *tmp;
1952
1953         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1954         BUG_ON(tmp != vb);
1955
1956         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1957         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1958 }
1959
1960 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1961 {
1962         LIST_HEAD(purge);
1963         struct vmap_block *vb;
1964         struct vmap_block *n_vb;
1965         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1966
1967         rcu_read_lock();
1968         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1969
1970                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1971                         continue;
1972
1973                 spin_lock(&vb->lock);
1974                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1975                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1976                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1977                         vb->dirty_min = 0;
1978                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1979                         spin_lock(&vbq->lock);
1980                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1981                         spin_unlock(&vbq->lock);
1982                         spin_unlock(&vb->lock);
1983                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1984                 } else
1985                         spin_unlock(&vb->lock);
1986         }
1987         rcu_read_unlock();
1988
1989         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1990                 list_del(&vb->purge);
1991                 free_vmap_block(vb);
1992         }
1993 }
1994
1995 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1996 {
1997         int cpu;
1998
1999         for_each_possible_cpu(cpu)
2000                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2001 }
2002
2003 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2004 {
2005         struct vmap_block_queue *vbq;
2006         struct vmap_block *vb;
2007         void *vaddr = NULL;
2008         unsigned int order;
2009
2010         BUG_ON(offset_in_page(size));
2011         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2012         if (WARN_ON(size == 0)) {
2013                 /*
2014                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2015                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2016                  * early.
2017                  */
2018                 return NULL;
2019         }
2020         order = get_order(size);
2021
2022         rcu_read_lock();
2023         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2024         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2025                 unsigned long pages_off;
2026
2027                 spin_lock(&vb->lock);
2028                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2029                         spin_unlock(&vb->lock);
2030                         continue;
2031                 }
2032
2033                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2034                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2035                 vb->free -= 1UL << order;
2036                 if (vb->free == 0) {
2037                         spin_lock(&vbq->lock);
2038                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2039                         spin_unlock(&vbq->lock);
2040                 }
2041
2042                 spin_unlock(&vb->lock);
2043                 break;
2044         }
2045
2046         rcu_read_unlock();
2047
2048         /* Allocate new block if nothing was found */
2049         if (!vaddr)
2050                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2051
2052         return vaddr;
2053 }
2054
2055 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2056 {
2057         unsigned long offset;
2058         unsigned int order;
2059         struct vmap_block *vb;
2060
2061         BUG_ON(offset_in_page(size));
2062         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2063
2064         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2065
2066         order = get_order(size);
2067         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2068         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2069
2070         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2071
2072         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2073                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2074
2075         spin_lock(&vb->lock);
2076
2077         /* Expand dirty range */
2078         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2079         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2080
2081         vb->dirty += 1UL << order;
2082         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2083                 BUG_ON(vb->free);
2084                 spin_unlock(&vb->lock);
2085                 free_vmap_block(vb);
2086         } else
2087                 spin_unlock(&vb->lock);
2088 }
2089
2090 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2091 {
2092         int cpu;
2093
2094         if (unlikely(!vmap_initialized))
2095                 return;
2096
2097         might_sleep();
2098
2099         for_each_possible_cpu(cpu) {
2100                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2101                 struct vmap_block *vb;
2102
2103                 rcu_read_lock();
2104                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2105                         spin_lock(&vb->lock);
2106                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2107                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2108                                 unsigned long s, e;
2109
2110                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2111                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2112
2113                                 start = min(s, start);
2114                                 end   = max(e, end);
2115
2116                                 flush = 1;
2117                         }
2118                         spin_unlock(&vb->lock);
2119                 }
2120                 rcu_read_unlock();
2121         }
2122
2123         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2124         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2125         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2126                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2127         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2128 }
2129
2130 /**
2131  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2132  *
2133  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2134  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2135  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2136  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2137  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2138  *
2139  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2140  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2141  * from the vmap layer.
2142  */
2143 void vm_unmap_aliases(void)
2144 {
2145         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2146         int flush = 0;
2147
2148         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2149 }
2150 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2151
2152 /**
2153  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2154  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2155  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2156  */
2157 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2158 {
2159         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2160         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2161         struct vmap_area *va;
2162
2163         might_sleep();
2164         BUG_ON(!addr);
2165         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2166         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2167         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2168
2169         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2170
2171         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2172                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2173                 vb_free(addr, size);
2174                 return;
2175         }
2176
2177         va = find_vmap_area(addr);
2178         BUG_ON(!va);
2179         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2180                                     (va->va_end - va->va_start));
2181         free_unmap_vmap_area(va);
2182 }
2183 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2184
2185 /**
2186  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2187  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2188  * @count: number of pages
2189  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2190  *
2191  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2192  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2193  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2194  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2195  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2196  *
2197  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2198  */
2199 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2200 {
2201         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2202         unsigned long addr;
2203         void *mem;
2204
2205         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2206                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2207                 if (IS_ERR(mem))
2208                         return NULL;
2209                 addr = (unsigned long)mem;
2210         } else {
2211                 struct vmap_area *va;
2212                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2213                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2214                 if (IS_ERR(va))
2215                         return NULL;
2216
2217                 addr = va->va_start;
2218                 mem = (void *)addr;
2219         }
2220
2221         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2222                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2223                 vm_unmap_ram(mem, count);
2224                 return NULL;
2225         }
2226
2227         /*
2228          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2229          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2230          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2231          */
2232         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2233
2234         return mem;
2235 }
2236 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2237
2238 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2239
2240 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2241 {
2242 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2243         return vm->page_order;
2244 #else
2245         return 0;
2246 #endif
2247 }
2248
2249 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2250 {
2251 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2252         vm->page_order = order;
2253 #else
2254         BUG_ON(order != 0);
2255 #endif
2256 }
2257
2258 /**
2259  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2260  * @vm: vm_struct to add
2261  *
2262  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2263  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2264  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2265  *
2266  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2267  */
2268 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2269 {
2270         struct vm_struct *tmp, **p;
2271
2272         BUG_ON(vmap_initialized);
2273         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2274                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2275                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2276                         break;
2277                 } else
2278                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2279         }
2280         vm->next = *p;
2281         *p = vm;
2282 }
2283
2284 /**
2285  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2286  * @vm: vm_struct to register
2287  * @align: requested alignment
2288  *
2289  * This function is used to register kernel vm area before
2290  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2291  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2292  * vm->addr contains the allocated address.
2293  *
2294  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2295  */
2296 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2297 {
2298         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2299         struct vm_struct *cur, **p;
2300
2301         BUG_ON(vmap_initialized);
2302
2303         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2304                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2305                         break;
2306                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2307         }
2308
2309         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2310         vm->addr = (void *)addr;
2311         vm->next = *p;
2312         *p = vm;
2313         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2314 }
2315
2316 static void vmap_init_free_space(void)
2317 {
2318         unsigned long vmap_start = 1;
2319         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2320         struct vmap_area *busy, *free;
2321
2322         /*
2323          *     B     F     B     B     B     F
2324          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2325          *  |           The KVA space           |
2326          *  |<--------------------------------->|
2327          */
2328         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2329                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2330                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2331                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2332                                 free->va_start = vmap_start;
2333                                 free->va_end = busy->va_start;
2334
2335                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2336                                         &free_vmap_area_root,
2337                                                 &free_vmap_area_list);
2338                         }
2339                 }
2340
2341                 vmap_start = busy->va_end;
2342         }
2343
2344         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2345                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2346                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2347                         free->va_start = vmap_start;
2348                         free->va_end = vmap_end;
2349
2350                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2351                                 &free_vmap_area_root,
2352                                         &free_vmap_area_list);
2353                 }
2354         }
2355 }
2356
2357 void __init vmalloc_init(void)
2358 {
2359         struct vmap_area *va;
2360         struct vm_struct *tmp;
2361         int i;
2362
2363         /*
2364          * Create the cache for vmap_area objects.
2365          */
2366         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2367
2368         for_each_possible_cpu(i) {
2369                 struct vmap_block_queue *vbq;
2370                 struct vfree_deferred *p;
2371
2372                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2373                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2374                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2375                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2376                 init_llist_head(&p->list);
2377                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2378         }
2379
2380         /* Import existing vmlist entries. */
2381         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2382                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2383                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2384                         continue;
2385
2386                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2387                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2388                 va->vm = tmp;
2389                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2390         }
2391
2392         /*
2393          * Now we can initialize a free vmap space.
2394          */
2395         vmap_init_free_space();
2396         vmap_initialized = true;
2397 }
2398
2399 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2400         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2401 {
2402         vm->flags = flags;
2403         vm->addr = (void *)va->va_start;
2404         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2405         vm->caller = caller;
2406         va->vm = vm;
2407 }
2408
2409 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2410                               unsigned long flags, const void *caller)
2411 {
2412         spin_lock(&vmap_area_lock);
2413         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2414         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2415 }
2416
2417 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2418 {
2419         /*
2420          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2421          * we should make sure that vm has proper values.
2422          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2423          */
2424         smp_wmb();
2425         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2426 }
2427
2428 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2429                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2430                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2431                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2432 {
2433         struct vmap_area *va;
2434         struct vm_struct *area;
2435         unsigned long requested_size = size;
2436
2437         BUG_ON(in_interrupt());
2438         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2439         if (unlikely(!size))
2440                 return NULL;
2441
2442         if (flags & VM_IOREMAP)
2443                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2444                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2445
2446         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2447         if (unlikely(!area))
2448                 return NULL;
2449
2450         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2451                 size += PAGE_SIZE;
2452
2453         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2454         if (IS_ERR(va)) {
2455                 kfree(area);
2456                 return NULL;
2457         }
2458
2459         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2460
2461         /*
2462          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2463          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2464          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2465          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2466          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2467          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2468          */
2469         if (!(flags & VM_ALLOC))
2470                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2471                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2472
2473         return area;
2474 }
2475
2476 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2477                                        unsigned long start, unsigned long end,
2478                                        const void *caller)
2479 {
2480         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2481                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2482 }
2483
2484 /**
2485  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2486  * @size:        size of the area
2487  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2488  *
2489  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2490  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2491  * on success or %NULL on failure.
2492  *
2493  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2494  */
2495 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2496 {
2497         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2498                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2499                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2500                                   __builtin_return_address(0));
2501 }
2502
2503 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2504                                 const void *caller)
2505 {
2506         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2507                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2508                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2509 }
2510
2511 /**
2512  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2513  * @addr:         base address
2514  *
2515  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2516  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2517  * pointer valid.
2518  *
2519  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2520  */
2521 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2522 {
2523         struct vmap_area *va;
2524
2525         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2526         if (!va)
2527                 return NULL;
2528
2529         return va->vm;
2530 }
2531
2532 /**
2533  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2534  * @addr:           base address
2535  *
2536  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2537  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2538  * on SMP machines, except for its size or flags.
2539  *
2540  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2541  */
2542 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2543 {
2544         struct vmap_area *va;
2545
2546         might_sleep();
2547
2548         spin_lock(&vmap_area_lock);
2549         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2550         if (va && va->vm) {
2551                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2552
2553                 va->vm = NULL;
2554                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2555
2556                 kasan_free_module_shadow(vm);
2557                 free_unmap_vmap_area(va);
2558
2559                 return vm;
2560         }
2561
2562         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2563         return NULL;
2564 }
2565
2566 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2567                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2568 {
2569         int i;
2570
2571         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2572         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2573                 if (page_address(area->pages[i]))
2574                         set_direct_map(area->pages[i]);
2575 }
2576
2577 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2578 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2579 {
2580         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2581         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2582         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2583         int flush_dmap = 0;
2584         int i;
2585
2586         remove_vm_area(area->addr);
2587
2588         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2589         if (!flush_reset)
2590                 return;
2591
2592         /*
2593          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2594          * return.
2595          */
2596         if (!deallocate_pages) {
2597                 vm_unmap_aliases();
2598                 return;
2599         }
2600
2601         /*
2602          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2603          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2604          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2605          */
2606         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2607                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2608                 if (addr) {
2609                         unsigned long page_size;
2610
2611                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2612                         start = min(addr, start);
2613                         end = max(addr + page_size, end);
2614                         flush_dmap = 1;
2615                 }
2616         }
2617
2618         /*
2619          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2620          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2621          * reset the direct map permissions to the default.
2622          */
2623         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2624         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2625         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2626 }
2627
2628 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2629 {
2630         struct vm_struct *area;
2631
2632         if (!addr)
2633                 return;
2634
2635         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2636                         addr))
2637                 return;
2638
2639         area = find_vm_area(addr);
2640         if (unlikely(!area)) {
2641                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2642                                 addr);
2643                 return;
2644         }
2645
2646         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2647         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2648
2649         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2650
2651         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2652
2653         if (deallocate_pages) {
2654                 int i;
2655
2656                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2657                         struct page *page = area->pages[i];
2658
2659                         BUG_ON(!page);
2660                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2661                         /*
2662                          * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2663                          * can be freed as an array of order-0 allocations
2664                          */
2665                         __free_pages(page, 0);
2666                         cond_resched();
2667                 }
2668                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2669
2670                 kvfree(area->pages);
2671         }
2672
2673         kfree(area);
2674 }
2675
2676 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2677 {
2678         /*
2679          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2680          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2681          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2682          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2683          */
2684         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2685
2686         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2687                 schedule_work(&p->wq);
2688 }
2689
2690 /**
2691  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2692  * @addr:         memory base address
2693  *
2694  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2695  * except NMIs.
2696  */
2697 void vfree_atomic(const void *addr)
2698 {
2699         BUG_ON(in_nmi());
2700
2701         kmemleak_free(addr);
2702
2703         if (!addr)
2704                 return;
2705         __vfree_deferred(addr);
2706 }
2707
2708 static void __vfree(const void *addr)
2709 {
2710         if (unlikely(in_interrupt()))
2711                 __vfree_deferred(addr);
2712         else
2713                 __vunmap(addr, 1);
2714 }
2715
2716 /**
2717  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2718  * @addr:  Memory base address
2719  *
2720  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2721  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2722  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2723  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2724  *
2725  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2726  *
2727  * Context:
2728  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2729  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2730  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2731  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2732  */
2733 void vfree(const void *addr)
2734 {
2735         BUG_ON(in_nmi());
2736
2737         kmemleak_free(addr);
2738
2739         might_sleep_if(!in_interrupt());
2740
2741         if (!addr)
2742                 return;
2743
2744         __vfree(addr);
2745 }
2746 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2747
2748 /**
2749  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2750  * @addr:   memory base address
2751  *
2752  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2753  * which was created from the page array passed to vmap().
2754  *
2755  * Must not be called in interrupt context.
2756  */
2757 void vunmap(const void *addr)
2758 {
2759         BUG_ON(in_interrupt());
2760         might_sleep();
2761         if (addr)
2762                 __vunmap(addr, 0);
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2765
2766 /**
2767  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2768  * @pages: array of page pointers
2769  * @count: number of pages to map
2770  * @flags: vm_area->flags
2771  * @prot: page protection for the mapping
2772  *
2773  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2774  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2775  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2776  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2777  * vfree() is called on the return value.
2778  *
2779  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2780  */
2781 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2782            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2783 {
2784         struct vm_struct *area;
2785         unsigned long addr;
2786         unsigned long size;             /* In bytes */
2787
2788         might_sleep();
2789
2790         /*
2791          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2792          * guard compromises someone else's mappings too.
2793          */
2794         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2795                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2796
2797         if (count > totalram_pages())
2798                 return NULL;
2799
2800         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2801         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2802         if (!area)
2803                 return NULL;
2804
2805         addr = (unsigned long)area->addr;
2806         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2807                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2808                 vunmap(area->addr);
2809                 return NULL;
2810         }
2811
2812         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2813                 area->pages = pages;
2814                 area->nr_pages = count;
2815         }
2816         return area->addr;
2817 }
2818 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2819
2820 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2821 struct vmap_pfn_data {
2822         unsigned long   *pfns;
2823         pgprot_t        prot;
2824         unsigned int    idx;
2825 };
2826
2827 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2828 {
2829         struct vmap_pfn_data *data = private;
2830
2831         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2832                 return -EINVAL;
2833         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2834         return 0;
2835 }
2836
2837 /**
2838  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2839  * @pfns: array of PFNs
2840  * @count: number of pages to map
2841  * @prot: page protection for the mapping
2842  *
2843  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2844  * the start address of the mapping.
2845  */
2846 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2847 {
2848         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2849         struct vm_struct *area;
2850
2851         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2852                         __builtin_return_address(0));
2853         if (!area)
2854                 return NULL;
2855         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2856                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2857                 free_vm_area(area);
2858                 return NULL;
2859         }
2860         return area->addr;
2861 }
2862 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2863 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2864
2865 static inline unsigned int
2866 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2867                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2868 {
2869         unsigned int nr_allocated = 0;
2870         struct page *page;
2871         int i;
2872
2873         /*
2874          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2875          * the page array is partly or not at all populated due
2876          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2877          * more permissive.
2878          */
2879         if (!order) {
2880                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2881
2882                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2883                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2884
2885                         /*
2886                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2887                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2888                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2889                          * so the range is [1:100].
2890                          */
2891                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2892
2893                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2894                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2895                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2896                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2897                          */
2898                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2899                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2900                                                         nr_pages_request,
2901                                                         pages + nr_allocated);
2902
2903                         else
2904                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2905                                                         nr_pages_request,
2906                                                         pages + nr_allocated);
2907
2908                         nr_allocated += nr;
2909                         cond_resched();
2910
2911                         /*
2912                          * If zero or pages were obtained partly,
2913                          * fallback to a single page allocator.
2914                          */
2915                         if (nr != nr_pages_request)
2916                                 break;
2917                 }
2918         }
2919
2920         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2921
2922         while (nr_allocated < nr_pages) {
2923                 if (fatal_signal_pending(current))
2924                         break;
2925
2926                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2927                         page = alloc_pages(gfp, order);
2928                 else
2929                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2930                 if (unlikely(!page))
2931                         break;
2932                 /*
2933                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2934                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2935                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2936                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2937                  * page->lru, etc.
2938                  */
2939                 if (order)
2940                         split_page(page, order);
2941
2942                 /*
2943                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2944                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2945                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2946                  */
2947                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2948                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2949
2950                 cond_resched();
2951                 nr_allocated += 1U << order;
2952         }
2953
2954         return nr_allocated;
2955 }
2956
2957 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2958                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2959                                  int node)
2960 {
2961         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2962         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
2963         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2964         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2965         unsigned long array_size;
2966         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
2967         unsigned int page_order;
2968         unsigned int flags;
2969         int ret;
2970
2971         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
2972         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2973         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2974                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2975
2976         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2977         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2978                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2979                                         area->caller);
2980         } else {
2981                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2982         }
2983
2984         if (!area->pages) {
2985                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2986                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
2987                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
2988                 free_vm_area(area);
2989                 return NULL;
2990         }
2991
2992         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
2993         page_order = vm_area_page_order(area);
2994
2995         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
2996                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
2997
2998         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2999         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3000                 int i;
3001
3002                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3003                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3004         }
3005
3006         /*
3007          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3008          * allocation request, free them via __vfree() if any.
3009          */
3010         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3011                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3012                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3013                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3014                 goto fail;
3015         }
3016
3017         /*
3018          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3019          * by the scope API
3020          */
3021         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3022                 flags = memalloc_nofs_save();
3023         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3024                 flags = memalloc_noio_save();
3025
3026         do {
3027                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3028                         page_shift);
3029                 if (nofail && (ret < 0))
3030                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3031         } while (nofail && (ret < 0));
3032
3033         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3034                 memalloc_nofs_restore(flags);
3035         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3036                 memalloc_noio_restore(flags);
3037
3038         if (ret < 0) {
3039                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3040                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3041                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3042                 goto fail;
3043         }
3044
3045         return area->addr;
3046
3047 fail:
3048         __vfree(area->addr);
3049         return NULL;
3050 }
3051
3052 /**
3053  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3054  * @size:                 allocation size
3055  * @align:                desired alignment
3056  * @start:                vm area range start
3057  * @end:                  vm area range end
3058  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3059  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3060  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3061  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3062  * @caller:               caller's return address
3063  *
3064  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3065  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3066  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3067  * supported.
3068  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3069  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3070  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3071  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3072  *
3073  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3074  *
3075  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3076  * protection of @prot.
3077  *
3078  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3079  */
3080 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3081                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3082                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3083                         const void *caller)
3084 {
3085         struct vm_struct *area;
3086         void *ret;
3087         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3088         unsigned long real_size = size;
3089         unsigned long real_align = align;
3090         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3091
3092         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3093                 return NULL;
3094
3095         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3096                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3097                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3098                         real_size);
3099                 return NULL;
3100         }
3101
3102         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3103                 unsigned long size_per_node;
3104
3105                 /*
3106                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3107                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3108                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3109                  * supporting them.
3110                  */
3111
3112                 size_per_node = size;
3113                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3114                         size_per_node /= num_online_nodes();
3115                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3116                         shift = PMD_SHIFT;
3117                 else
3118                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3119
3120                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3121                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3122         }
3123
3124 again:
3125         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3126                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3127                                   gfp_mask, caller);
3128         if (!area) {
3129                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3130                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3131                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3132                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3133                 if (nofail) {
3134                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3135                         goto again;
3136                 }
3137                 goto fail;
3138         }
3139
3140         /*
3141          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3142          * kasan_unpoison_vmalloc().
3143          */
3144         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3145                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3146                         /*
3147                          * Modify protection bits to allow tagging.
3148                          * This must be done before mapping.
3149                          */
3150                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3151
3152                         /*
3153                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3154                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3155                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3156                          */
3157                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3158                 }
3159
3160                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3161                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3162         }
3163
3164         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3165         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3166         if (!ret)
3167                 goto fail;
3168
3169         /*
3170          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3171          * The init condition should match the one in post_alloc_hook()
3172          * (except for the should_skip_init() check) to make sure that memory
3173          * is initialized under the same conditions regardless of the enabled
3174          * KASAN mode.
3175          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3176          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3177          */
3178         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3179         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask))
3180                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3181         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3182         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3183
3184         /*
3185          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3186          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3187          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3188          */
3189         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3190
3191         size = PAGE_ALIGN(size);
3192         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3193                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3194
3195         return area->addr;
3196
3197 fail:
3198         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3199                 shift = PAGE_SHIFT;
3200                 align = real_align;
3201                 size = real_size;
3202                 goto again;
3203         }
3204
3205         return NULL;
3206 }
3207
3208 /**
3209  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3210  * @size:           allocation size
3211  * @align:          desired alignment
3212  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3213  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3214  * @caller:         caller's return address
3215  *
3216  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3217  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3218  *
3219  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3220  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3221  *
3222  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3223  * with mm people.
3224  *
3225  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3226  */
3227 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3228                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3229 {
3230         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3231                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3232 }
3233 /*
3234  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3235  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3236  * than that.
3237  */
3238 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3239 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3240 #endif
3241
3242 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3243 {
3244         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3245                                 __builtin_return_address(0));
3246 }
3247 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3248
3249 /**
3250  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3251  * @size:    allocation size
3252  *
3253  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3254  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3255  *
3256  * For tight control over page level allocator and protection flags
3257  * use __vmalloc() instead.
3258  *
3259  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3260  */
3261 void *vmalloc(unsigned long size)
3262 {
3263         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3264                                 __builtin_return_address(0));
3265 }
3266 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3267
3268 /**
3269  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3270  * @size:      allocation size
3271  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3272  *
3273  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3274  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3275  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3276  * huge pages for the memory
3277  *
3278  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3279  */
3280 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3281 {
3282         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3283                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3284                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3285 }
3286 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3287
3288 /**
3289  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3290  * @size:    allocation size
3291  *
3292  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3293  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3294  * The memory allocated is set to zero.
3295  *
3296  * For tight control over page level allocator and protection flags
3297  * use __vmalloc() instead.
3298  *
3299  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3300  */
3301 void *vzalloc(unsigned long size)
3302 {
3303         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3304                                 __builtin_return_address(0));
3305 }
3306 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3307
3308 /**
3309  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3310  * @size: allocation size
3311  *
3312  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3313  * without leaking data.
3314  *
3315  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3316  */
3317 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3318 {
3319         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3320                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3321                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3322                                     __builtin_return_address(0));
3323 }
3324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3325
3326 /**
3327  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3328  * @size:         allocation size
3329  * @node:         numa node
3330  *
3331  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3332  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3333  *
3334  * For tight control over page level allocator and protection flags
3335  * use __vmalloc() instead.
3336  *
3337  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3338  */
3339 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3340 {
3341         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3342                         __builtin_return_address(0));
3343 }
3344 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3345
3346 /**
3347  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3348  * @size:       allocation size
3349  * @node:       numa node
3350  *
3351  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3352  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3353  * The memory allocated is set to zero.
3354  *
3355  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3356  */
3357 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3358 {
3359         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3360                                 __builtin_return_address(0));
3361 }
3362 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3363
3364 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3365 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3366 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3367 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3368 #else
3369 /*
3370  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3371  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3372  */
3373 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3374 #endif
3375
3376 /**
3377  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3378  * @size:       allocation size
3379  *
3380  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3381  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3382  *
3383  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3384  */
3385 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3386 {
3387         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3388                         __builtin_return_address(0));
3389 }
3390 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3391
3392 /**
3393  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3394  * @size:            allocation size
3395  *
3396  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3397  * mapped to userspace without leaking data.
3398  *
3399  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3400  */
3401 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3402 {
3403         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3404                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3405                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3406                                     __builtin_return_address(0));
3407 }
3408 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3409
3410 /*
3411  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3412  * If the page is not present, fill zero.
3413  */
3414
3415 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3416 {
3417         struct page *p;
3418         int copied = 0;
3419
3420         while (count) {
3421                 unsigned long offset, length;
3422
3423                 offset = offset_in_page(addr);
3424                 length = PAGE_SIZE - offset;
3425                 if (length > count)
3426                         length = count;
3427                 p = vmalloc_to_page(addr);
3428                 /*
3429                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3430                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3431                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3432                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3433                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3434                  */
3435                 if (p) {
3436                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3437                         void *map = kmap_atomic(p);
3438                         memcpy(buf, map + offset, length);
3439                         kunmap_atomic(map);
3440                 } else
3441                         memset(buf, 0, length);
3442
3443                 addr += length;
3444                 buf += length;
3445                 copied += length;
3446                 count -= length;
3447         }
3448         return copied;
3449 }
3450
3451 /**
3452  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3453  * @buf:     buffer for reading data
3454  * @addr:    vm address.
3455  * @count:   number of bytes to be read.
3456  *
3457  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3458  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3459  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3460  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3461  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3462  *
3463  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3464  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3465  *
3466  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3467  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3468  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3469  * any information, as /proc/kcore.
3470  *
3471  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3472  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3473  * include any intersection with valid vmalloc area
3474  */
3475 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3476 {
3477         struct vmap_area *va;
3478         struct vm_struct *vm;
3479         char *vaddr, *buf_start = buf;
3480         unsigned long buflen = count;
3481         unsigned long n;
3482
3483         addr = kasan_reset_tag(addr);
3484
3485         /* Don't allow overflow */
3486         if ((unsigned long) addr + count < count)
3487                 count = -(unsigned long) addr;
3488
3489         spin_lock(&vmap_area_lock);
3490         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3491         if (!va)
3492                 goto finished;
3493
3494         /* no intersects with alive vmap_area */
3495         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3496                 goto finished;
3497
3498         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3499                 if (!count)
3500                         break;
3501
3502                 if (!va->vm)
3503                         continue;
3504
3505                 vm = va->vm;
3506                 vaddr = (char *) vm->addr;
3507                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3508                         continue;
3509                 while (addr < vaddr) {
3510                         if (count == 0)
3511                                 goto finished;
3512                         *buf = '\0';
3513                         buf++;
3514                         addr++;
3515                         count--;
3516                 }
3517                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3518                 if (n > count)
3519                         n = count;
3520                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3521                         aligned_vread(buf, addr, n);
3522                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3523                         memset(buf, 0, n);
3524                 buf += n;
3525                 addr += n;
3526                 count -= n;
3527         }
3528 finished:
3529         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3530
3531         if (buf == buf_start)
3532                 return 0;
3533         /* zero-fill memory holes */
3534         if (buf != buf_start + buflen)
3535                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3536
3537         return buflen;
3538 }
3539
3540 /**
3541  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3542  * @vma:                vma to cover
3543  * @uaddr:              target user address to start at
3544  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3545  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3546  * @size:               size of map area
3547  *
3548  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3549  *
3550  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3551  * and that it is big enough to cover the range starting at
3552  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3553  * met.
3554  *
3555  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3556  */
3557 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3558                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3559                                 unsigned long size)
3560 {
3561         struct vm_struct *area;
3562         unsigned long off;
3563         unsigned long end_index;
3564
3565         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3566                 return -EINVAL;
3567
3568         size = PAGE_ALIGN(size);
3569
3570         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3571                 return -EINVAL;
3572
3573         area = find_vm_area(kaddr);
3574         if (!area)
3575                 return -EINVAL;
3576
3577         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3578                 return -EINVAL;
3579
3580         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3581             end_index > get_vm_area_size(area))
3582                 return -EINVAL;
3583         kaddr += off;
3584
3585         do {
3586                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3587                 int ret;
3588
3589                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3590                 if (ret)
3591                         return ret;
3592
3593                 uaddr += PAGE_SIZE;
3594                 kaddr += PAGE_SIZE;
3595                 size -= PAGE_SIZE;
3596         } while (size > 0);
3597
3598         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3599
3600         return 0;
3601 }
3602
3603 /**
3604  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3605  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3606  * @addr:               vmalloc memory
3607  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3608  *
3609  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3610  *
3611  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3612  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3613  * that criteria isn't met.
3614  *
3615  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3616  */
3617 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3618                                                 unsigned long pgoff)
3619 {
3620         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3621                                            addr, pgoff,
3622                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3625
3626 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3627 {
3628         struct vm_struct *ret;
3629         ret = remove_vm_area(area->addr);
3630         BUG_ON(ret != area);
3631         kfree(area);
3632 }
3633 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3634
3635 #ifdef CONFIG_SMP
3636 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3637 {
3638         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3639 }
3640
3641 /**
3642  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3643  * @addr: target address
3644  *
3645  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3646  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3647  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3648  *   if there are no any areas before @addr.
3649  */
3650 static struct vmap_area *
3651 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3652 {
3653         struct vmap_area *va, *tmp;
3654         struct rb_node *n;
3655
3656         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3657         va = NULL;
3658
3659         while (n) {
3660                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3661                 if (tmp->va_start <= addr) {
3662                         va = tmp;
3663                         if (tmp->va_end >= addr)
3664                                 break;
3665
3666                         n = n->rb_right;
3667                 } else {
3668                         n = n->rb_left;
3669                 }
3670         }
3671
3672         return va;
3673 }
3674
3675 /**
3676  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3677  * of free block below VMALLOC_END
3678  * @va:
3679  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3680  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3681  * @align: alignment for required highest address
3682  *
3683  * Returns: determined end address within vmap_area
3684  */
3685 static unsigned long
3686 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3687 {
3688         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3689         unsigned long addr;
3690
3691         if (likely(*va)) {
3692                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3693                                 &free_vmap_area_list, list) {
3694                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3695                         if ((*va)->va_start < addr)
3696                                 return addr;
3697                 }
3698         }
3699
3700         return 0;
3701 }
3702
3703 /**
3704  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3705  * @offsets: array containing offset of each area
3706  * @sizes: array containing size of each area
3707  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3708  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3709  *
3710  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3711  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3712  *
3713  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3714  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3715  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3716  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3717  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3718  * areas are allocated from top.
3719  *
3720  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3721  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3722  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3723  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3724  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3725  * and the result is returned.
3726  */
3727 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3728                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3729                                      size_t align)
3730 {
3731         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3732         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3733         struct vmap_area **vas, *va;
3734         struct vm_struct **vms;
3735         int area, area2, last_area, term_area;
3736         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3737         bool purged = false;
3738         enum fit_type type;
3739
3740         /* verify parameters and allocate data structures */
3741         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3742         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3743                 start = offsets[area];
3744                 end = start + sizes[area];
3745
3746                 /* is everything aligned properly? */
3747                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3748                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3749
3750                 /* detect the area with the highest address */
3751                 if (start > offsets[last_area])
3752                         last_area = area;
3753
3754                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3755                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3756                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3757
3758                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3759                 }
3760         }
3761         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3762
3763         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3764                 WARN_ON(true);
3765                 return NULL;
3766         }
3767
3768         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3769         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3770         if (!vas || !vms)
3771                 goto err_free2;
3772
3773         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3774                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3775                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3776                 if (!vas[area] || !vms[area])
3777                         goto err_free;
3778         }
3779 retry:
3780         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3781
3782         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3783         area = term_area = last_area;
3784         start = offsets[area];
3785         end = start + sizes[area];
3786
3787         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3788         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3789
3790         while (true) {
3791                 /*
3792                  * base might have underflowed, add last_end before
3793                  * comparing.
3794                  */
3795                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3796                         goto overflow;
3797
3798                 /*
3799                  * Fitting base has not been found.
3800                  */
3801                 if (va == NULL)
3802                         goto overflow;
3803
3804                 /*
3805                  * If required width exceeds current VA block, move
3806                  * base downwards and then recheck.
3807                  */
3808                 if (base + end > va->va_end) {
3809                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3810                         term_area = area;
3811                         continue;
3812                 }
3813
3814                 /*
3815                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3816                  */
3817                 if (base + start < va->va_start) {
3818                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3819                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3820                         term_area = area;
3821                         continue;
3822                 }
3823
3824                 /*
3825                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3826                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3827                  */
3828                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3829                 if (area == term_area)
3830                         break;
3831
3832                 start = offsets[area];
3833                 end = start + sizes[area];
3834                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3835         }
3836
3837         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3838         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3839                 int ret;
3840
3841                 start = base + offsets[area];
3842                 size = sizes[area];
3843
3844                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3845                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3846                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3847                         goto recovery;
3848
3849                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3850                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3851                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3852                         goto recovery;
3853
3854                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3855                 if (unlikely(ret))
3856                         goto recovery;
3857
3858                 /* Allocated area. */
3859                 va = vas[area];
3860                 va->va_start = start;
3861                 va->va_end = start + size;
3862         }
3863
3864         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3865
3866         /* populate the kasan shadow space */
3867         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3868                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3869                         goto err_free_shadow;
3870         }
3871
3872         /* insert all vm's */
3873         spin_lock(&vmap_area_lock);
3874         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3875                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3876
3877                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3878                                  pcpu_get_vm_areas);
3879         }
3880         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3881
3882         /*
3883          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3884          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3885          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3886          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3887          */
3888         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3889                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3890                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3891
3892         kfree(vas);
3893         return vms;
3894
3895 recovery:
3896         /*
3897          * Remove previously allocated areas. There is no
3898          * need in removing these areas from the busy tree,
3899          * because they are inserted only on the final step
3900          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3901          */
3902         while (area--) {
3903                 orig_start = vas[area]->va_start;
3904                 orig_end = vas[area]->va_end;
3905                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3906                                 &free_vmap_area_list);
3907                 if (va)
3908                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3909                                 va->va_start, va->va_end);
3910                 vas[area] = NULL;
3911         }
3912
3913 overflow:
3914         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3915         if (!purged) {
3916                 purge_vmap_area_lazy();
3917                 purged = true;
3918
3919                 /* Before "retry", check if we recover. */
3920                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3921                         if (vas[area])
3922                                 continue;
3923
3924                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3925                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3926                         if (!vas[area])
3927                                 goto err_free;
3928                 }
3929
3930                 goto retry;
3931         }
3932
3933 err_free:
3934         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3935                 if (vas[area])
3936                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3937
3938                 kfree(vms[area]);
3939         }
3940 err_free2:
3941         kfree(vas);
3942         kfree(vms);
3943         return NULL;
3944
3945 err_free_shadow:
3946         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3947         /*
3948          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3949          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3950          * being able to tolerate this case.
3951          */
3952         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3953                 orig_start = vas[area]->va_start;
3954                 orig_end = vas[area]->va_end;
3955                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3956                                 &free_vmap_area_list);
3957                 if (va)
3958                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3959                                 va->va_start, va->va_end);
3960                 vas[area] = NULL;
3961                 kfree(vms[area]);
3962         }
3963         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3964         kfree(vas);
3965         kfree(vms);
3966         return NULL;
3967 }
3968
3969 /**
3970  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3971  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3972  * @nr_vms: the number of allocated areas
3973  *
3974  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3975  */
3976 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3977 {
3978         int i;
3979
3980         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3981                 free_vm_area(vms[i]);
3982         kfree(vms);
3983 }
3984 #endif  /* CONFIG_SMP */
3985
3986 #ifdef CONFIG_PRINTK
3987 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
3988 {
3989         struct vm_struct *vm;
3990         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
3991
3992         vm = find_vm_area(objp);
3993         if (!vm)
3994                 return false;
3995         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
3996                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
3997         return true;
3998 }
3999 #endif
4000
4001 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4002 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4003         __acquires(&vmap_purge_lock)
4004         __acquires(&vmap_area_lock)
4005 {
4006         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4007         spin_lock(&vmap_area_lock);
4008
4009         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4010 }
4011
4012 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4013 {
4014         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4015 }
4016
4017 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4018         __releases(&vmap_area_lock)
4019         __releases(&vmap_purge_lock)
4020 {
4021         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4022         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4023 }
4024
4025 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4026 {
4027         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4028                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4029                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4030
4031                 if (!counters)
4032                         return;
4033
4034                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4035                         return;
4036                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4037                 smp_rmb();
4038
4039                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4040
4041                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4042                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4043                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4044                         if (counters[nr])
4045                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4046         }
4047 }
4048
4049 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4050 {
4051         struct vmap_area *va;
4052
4053         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4054         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4055                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4056                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4057                         va->va_end - va->va_start);
4058         }
4059         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4060 }
4061
4062 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4063 {
4064         struct vmap_area *va;
4065         struct vm_struct *v;
4066
4067         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4068
4069         /*
4070          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4071          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4072          */
4073         if (!va->vm) {
4074                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4075                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4076                         va->va_end - va->va_start);
4077
4078                 goto final;
4079         }
4080
4081         v = va->vm;
4082
4083         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4084                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4085
4086         if (v->caller)
4087                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4088
4089         if (v->nr_pages)
4090                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4091
4092         if (v->phys_addr)
4093                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4094
4095         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4096                 seq_puts(m, " ioremap");
4097
4098         if (v->flags & VM_ALLOC)
4099                 seq_puts(m, " vmalloc");
4100
4101         if (v->flags & VM_MAP)
4102                 seq_puts(m, " vmap");
4103
4104         if (v->flags & VM_USERMAP)
4105                 seq_puts(m, " user");
4106
4107         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4108                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4109
4110         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4111                 seq_puts(m, " vpages");
4112
4113         show_numa_info(m, v);
4114         seq_putc(m, '\n');
4115
4116         /*
4117          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4118          */
4119 final:
4120         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4121                 show_purge_info(m);
4122
4123         return 0;
4124 }
4125
4126 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4127         .start = s_start,
4128         .next = s_next,
4129         .stop = s_stop,
4130         .show = s_show,
4131 };
4132
4133 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4134 {
4135         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4136                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4137                                 &vmalloc_op,
4138                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4139         else
4140                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4141         return 0;
4142 }
4143 module_init(proc_vmalloc_init);
4144
4145 #endif