mm, page_alloc: add unlikely macro to help compiler optimization
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
224  */
225 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         struct page *page = NULL;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         page = pte_page(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return page;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
258  */
259 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362 retry:
363         spin_lock(&vmap_area_lock);
364         /*
365          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
366          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
367          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
368          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
369          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
370          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
371          * without updating cached_hole_size or cached_align.
372          */
373         if (!free_vmap_cache ||
374                         size < cached_hole_size ||
375                         vstart < cached_vstart ||
376                         align < cached_align) {
377 nocache:
378                 cached_hole_size = 0;
379                 free_vmap_cache = NULL;
380         }
381         /* record if we encounter less permissive parameters */
382         cached_vstart = vstart;
383         cached_align = align;
384
385         /* find starting point for our search */
386         if (free_vmap_cache) {
387                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
388                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
389                 if (addr < vstart)
390                         goto nocache;
391                 if (addr + size < addr)
392                         goto overflow;
393
394         } else {
395                 addr = ALIGN(vstart, align);
396                 if (addr + size < addr)
397                         goto overflow;
398
399                 n = vmap_area_root.rb_node;
400                 first = NULL;
401
402                 while (n) {
403                         struct vmap_area *tmp;
404                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
405                         if (tmp->va_end >= addr) {
406                                 first = tmp;
407                                 if (tmp->va_start <= addr)
408                                         break;
409                                 n = n->rb_left;
410                         } else
411                                 n = n->rb_right;
412                 }
413
414                 if (!first)
415                         goto found;
416         }
417
418         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
419         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
420                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
421                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
422                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
423                 if (addr + size < addr)
424                         goto overflow;
425
426                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
427                         goto found;
428
429                 first = list_entry(first->list.next,
430                                 struct vmap_area, list);
431         }
432
433 found:
434         if (addr + size > vend)
435                 goto overflow;
436
437         va->va_start = addr;
438         va->va_end = addr + size;
439         va->flags = 0;
440         __insert_vmap_area(va);
441         free_vmap_cache = &va->rb_node;
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443
444         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
445         BUG_ON(va->va_start < vstart);
446         BUG_ON(va->va_end > vend);
447
448         return va;
449
450 overflow:
451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
452         if (!purged) {
453                 purge_vmap_area_lazy();
454                 purged = 1;
455                 goto retry;
456         }
457         if (printk_ratelimit())
458                 printk(KERN_WARNING
459                         "vmap allocation for size %lu failed: "
460                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
461         kfree(va);
462         return ERR_PTR(-EBUSY);
463 }
464
465 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
466 {
467         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
468
469         if (free_vmap_cache) {
470                 if (va->va_end < cached_vstart) {
471                         free_vmap_cache = NULL;
472                 } else {
473                         struct vmap_area *cache;
474                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
475                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
476                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
477                                 /*
478                                  * We don't try to update cached_hole_size or
479                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
480                                  */
481                         }
482                 }
483         }
484         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
485         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
486         list_del_rcu(&va->list);
487
488         /*
489          * Track the highest possible candidate for pcpu area
490          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
491          * here too, consider only end addresses which fall inside
492          * vmalloc area proper.
493          */
494         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
495                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
496
497         kfree_rcu(va, rcu_head);
498 }
499
500 /*
501  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
502  */
503 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         spin_lock(&vmap_area_lock);
506         __free_vmap_area(va);
507         spin_unlock(&vmap_area_lock);
508 }
509
510 /*
511  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
512  */
513 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
514 {
515         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
516 }
517
518 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
519 {
520         /*
521          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
522          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
523          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
524          * space after a page has been freed.
525          *
526          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
527          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
528          *
529          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
530          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
531          * faster).
532          */
533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
534         vunmap_page_range(start, end);
535         flush_tlb_kernel_range(start, end);
536 #endif
537 }
538
539 /*
540  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
541  * before attempting to purge with a TLB flush.
542  *
543  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
544  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
545  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
546  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
547  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
548  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
549  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
550  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
551  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
552  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
553  * becomes a problem on bigger systems.
554  */
555 static unsigned long lazy_max_pages(void)
556 {
557         unsigned int log;
558
559         log = fls(num_online_cpus());
560
561         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
562 }
563
564 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
565
566 /* for per-CPU blocks */
567 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
568
569 /*
570  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
571  * immediately freed.
572  */
573 void set_iounmap_nonlazy(void)
574 {
575         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
576 }
577
578 /*
579  * Purges all lazily-freed vmap areas.
580  *
581  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
582  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
583  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
584  * their own TLB flushing).
585  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
586  *              *end = max(*end, highest purged address)
587  */
588 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
589                                         int sync, int force_flush)
590 {
591         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
592         LIST_HEAD(valist);
593         struct vmap_area *va;
594         struct vmap_area *n_va;
595         int nr = 0;
596
597         /*
598          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
599          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
600          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
601          */
602         if (!sync && !force_flush) {
603                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
604                         return;
605         } else
606                 spin_lock(&purge_lock);
607
608         if (sync)
609                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
610
611         rcu_read_lock();
612         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
613                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
614                         if (va->va_start < *start)
615                                 *start = va->va_start;
616                         if (va->va_end > *end)
617                                 *end = va->va_end;
618                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
620                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
621                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
622                 }
623         }
624         rcu_read_unlock();
625
626         if (nr)
627                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
628
629         if (nr || force_flush)
630                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
631
632         if (nr) {
633                 spin_lock(&vmap_area_lock);
634                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
635                         __free_vmap_area(va);
636                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
637         }
638         spin_unlock(&purge_lock);
639 }
640
641 /*
642  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
643  * is already purging.
644  */
645 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
654  */
655 static void purge_vmap_area_lazy(void)
656 {
657         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
658
659         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
660 }
661
662 /*
663  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
664  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
665  * previously.
666  */
667 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
668 {
669         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
670         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
671         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
672                 try_purge_vmap_area_lazy();
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
677  * called for the correct range previously.
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         unmap_vmap_area(va);
682         free_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 /*
686  * Free and unmap a vmap area
687  */
688 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
689 {
690         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
691         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
692 }
693
694 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
695 {
696         struct vmap_area *va;
697
698         spin_lock(&vmap_area_lock);
699         va = __find_vmap_area(addr);
700         spin_unlock(&vmap_area_lock);
701
702         return va;
703 }
704
705 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         va = find_vmap_area(addr);
710         BUG_ON(!va);
711         free_unmap_vmap_area(va);
712 }
713
714
715 /*** Per cpu kva allocator ***/
716
717 /*
718  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
719  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
720  */
721 /*
722  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
723  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
724  * instead (we just need a rough idea)
725  */
726 #if BITS_PER_LONG == 32
727 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
728 #else
729 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
730 #endif
731
732 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
733 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
736 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
737 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
738 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
739                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
740                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
741                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
742
743 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
744
745 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
746
747 struct vmap_block_queue {
748         spinlock_t lock;
749         struct list_head free;
750 };
751
752 struct vmap_block {
753         spinlock_t lock;
754         struct vmap_area *va;
755         struct vmap_block_queue *vbq;
756         unsigned long free, dirty;
757         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
758         struct list_head free_list;
759         struct rcu_head rcu_head;
760         struct list_head purge;
761 };
762
763 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
764 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
765
766 /*
767  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
768  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
769  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
770  */
771 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
772 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
773
774 /*
775  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
776  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
777  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
778  * big problem.
779  */
780
781 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
782 {
783         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
784         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
785         return addr;
786 }
787
788 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
789 {
790         struct vmap_block_queue *vbq;
791         struct vmap_block *vb;
792         struct vmap_area *va;
793         unsigned long vb_idx;
794         int node, err;
795
796         node = numa_node_id();
797
798         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
799                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
800         if (unlikely(!vb))
801                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
802
803         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
804                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
805                                         node, gfp_mask);
806         if (IS_ERR(va)) {
807                 kfree(vb);
808                 return ERR_CAST(va);
809         }
810
811         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
812         if (unlikely(err)) {
813                 kfree(vb);
814                 free_vmap_area(va);
815                 return ERR_PTR(err);
816         }
817
818         spin_lock_init(&vb->lock);
819         vb->va = va;
820         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
821         vb->dirty = 0;
822         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
823         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
824
825         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
826         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
827         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
828         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
829         BUG_ON(err);
830         radix_tree_preload_end();
831
832         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
833         vb->vbq = vbq;
834         spin_lock(&vbq->lock);
835         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
836         spin_unlock(&vbq->lock);
837         put_cpu_var(vmap_block_queue);
838
839         return vb;
840 }
841
842 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
843 {
844         struct vmap_block *tmp;
845         unsigned long vb_idx;
846
847         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
848         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
849         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
850         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
851         BUG_ON(tmp != vb);
852
853         free_vmap_area_noflush(vb->va);
854         kfree_rcu(vb, rcu_head);
855 }
856
857 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
858 {
859         LIST_HEAD(purge);
860         struct vmap_block *vb;
861         struct vmap_block *n_vb;
862         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
863
864         rcu_read_lock();
865         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
866
867                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
868                         continue;
869
870                 spin_lock(&vb->lock);
871                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
872                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
873                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
874                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
875                         spin_lock(&vbq->lock);
876                         list_del_rcu(&vb->free_list);
877                         spin_unlock(&vbq->lock);
878                         spin_unlock(&vb->lock);
879                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
880                 } else
881                         spin_unlock(&vb->lock);
882         }
883         rcu_read_unlock();
884
885         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
886                 list_del(&vb->purge);
887                 free_vmap_block(vb);
888         }
889 }
890
891 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
892 {
893         int cpu;
894
895         for_each_possible_cpu(cpu)
896                 purge_fragmented_blocks(cpu);
897 }
898
899 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
900 {
901         struct vmap_block_queue *vbq;
902         struct vmap_block *vb;
903         unsigned long addr = 0;
904         unsigned int order;
905
906         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
907         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
908         if (WARN_ON(size == 0)) {
909                 /*
910                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
911                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
912                  * early.
913                  */
914                 return NULL;
915         }
916         order = get_order(size);
917
918 again:
919         rcu_read_lock();
920         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
921         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
922                 int i;
923
924                 spin_lock(&vb->lock);
925                 if (vb->free < 1UL << order)
926                         goto next;
927
928                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
929                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
930                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
931                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
932                 vb->free -= 1UL << order;
933                 if (vb->free == 0) {
934                         spin_lock(&vbq->lock);
935                         list_del_rcu(&vb->free_list);
936                         spin_unlock(&vbq->lock);
937                 }
938                 spin_unlock(&vb->lock);
939                 break;
940 next:
941                 spin_unlock(&vb->lock);
942         }
943
944         put_cpu_var(vmap_block_queue);
945         rcu_read_unlock();
946
947         if (!addr) {
948                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
949                 if (IS_ERR(vb))
950                         return vb;
951                 goto again;
952         }
953
954         return (void *)addr;
955 }
956
957 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
958 {
959         unsigned long offset;
960         unsigned long vb_idx;
961         unsigned int order;
962         struct vmap_block *vb;
963
964         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
965         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
966
967         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
968
969         order = get_order(size);
970
971         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
972
973         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
974         rcu_read_lock();
975         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
976         rcu_read_unlock();
977         BUG_ON(!vb);
978
979         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
980
981         spin_lock(&vb->lock);
982         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
983
984         vb->dirty += 1UL << order;
985         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
986                 BUG_ON(vb->free);
987                 spin_unlock(&vb->lock);
988                 free_vmap_block(vb);
989         } else
990                 spin_unlock(&vb->lock);
991 }
992
993 /**
994  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
995  *
996  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
997  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
998  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
999  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1000  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1001  *
1002  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1003  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1004  * from the vmap layer.
1005  */
1006 void vm_unmap_aliases(void)
1007 {
1008         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1009         int cpu;
1010         int flush = 0;
1011
1012         if (unlikely(!vmap_initialized))
1013                 return;
1014
1015         for_each_possible_cpu(cpu) {
1016                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1017                 struct vmap_block *vb;
1018
1019                 rcu_read_lock();
1020                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1021                         int i;
1022
1023                         spin_lock(&vb->lock);
1024                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1025                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1026                                 unsigned long s, e;
1027                                 int j;
1028                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1029                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1030
1031                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1032                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1033                                 flush = 1;
1034
1035                                 if (s < start)
1036                                         start = s;
1037                                 if (e > end)
1038                                         end = e;
1039
1040                                 i = j;
1041                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1042                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1043                         }
1044                         spin_unlock(&vb->lock);
1045                 }
1046                 rcu_read_unlock();
1047         }
1048
1049         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1050 }
1051 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1052
1053 /**
1054  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1055  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1056  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1057  */
1058 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1059 {
1060         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1061         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1062
1063         BUG_ON(!addr);
1064         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1065         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1066         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1067
1068         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1069         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1070
1071         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1072                 vb_free(mem, size);
1073         else
1074                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1075 }
1076 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1077
1078 /**
1079  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1080  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1081  * @count: number of pages
1082  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1083  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1084  *
1085  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1086  */
1087 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1088 {
1089         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1090         unsigned long addr;
1091         void *mem;
1092
1093         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1094                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1095                 if (IS_ERR(mem))
1096                         return NULL;
1097                 addr = (unsigned long)mem;
1098         } else {
1099                 struct vmap_area *va;
1100                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1101                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1102                 if (IS_ERR(va))
1103                         return NULL;
1104
1105                 addr = va->va_start;
1106                 mem = (void *)addr;
1107         }
1108         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1109                 vm_unmap_ram(mem, count);
1110                 return NULL;
1111         }
1112         return mem;
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1115
1116 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1117 /**
1118  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1119  * @vm: vm_struct to add
1120  *
1121  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1122  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1123  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1124  *
1125  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1126  */
1127 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1128 {
1129         struct vm_struct *tmp, **p;
1130
1131         BUG_ON(vmap_initialized);
1132         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1133                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1134                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1135                         break;
1136                 } else
1137                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1138         }
1139         vm->next = *p;
1140         *p = vm;
1141 }
1142
1143 /**
1144  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1145  * @vm: vm_struct to register
1146  * @align: requested alignment
1147  *
1148  * This function is used to register kernel vm area before
1149  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1150  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1151  * vm->addr contains the allocated address.
1152  *
1153  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1154  */
1155 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1156 {
1157         static size_t vm_init_off __initdata;
1158         unsigned long addr;
1159
1160         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1161         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1162
1163         vm->addr = (void *)addr;
1164
1165         vm_area_add_early(vm);
1166 }
1167
1168 void __init vmalloc_init(void)
1169 {
1170         struct vmap_area *va;
1171         struct vm_struct *tmp;
1172         int i;
1173
1174         for_each_possible_cpu(i) {
1175                 struct vmap_block_queue *vbq;
1176                 struct vfree_deferred *p;
1177
1178                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1179                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1180                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1181                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1182                 init_llist_head(&p->list);
1183                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1184         }
1185
1186         /* Import existing vmlist entries. */
1187         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1188                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1189                 va->flags = VM_VM_AREA;
1190                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1191                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1192                 va->vm = tmp;
1193                 __insert_vmap_area(va);
1194         }
1195
1196         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1197
1198         vmap_initialized = true;
1199 }
1200
1201 /**
1202  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1203  * @addr: start of the VM area to map
1204  * @size: size of the VM area to map
1205  * @prot: page protection flags to use
1206  * @pages: pages to map
1207  *
1208  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1209  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1210  * friends.
1211  *
1212  * NOTE:
1213  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1214  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1215  * before calling this function.
1216  *
1217  * RETURNS:
1218  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1219  */
1220 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1221                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1222 {
1223         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1224 }
1225
1226 /**
1227  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1228  * @addr: start of the VM area to unmap
1229  * @size: size of the VM area to unmap
1230  *
1231  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1232  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1233  * friends.
1234  *
1235  * NOTE:
1236  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1237  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1238  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1239  */
1240 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1241 {
1242         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1243 }
1244 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1245
1246 /**
1247  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1248  * @addr: start of the VM area to unmap
1249  * @size: size of the VM area to unmap
1250  *
1251  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1252  * the unmapping and tlb after.
1253  */
1254 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1255 {
1256         unsigned long end = addr + size;
1257
1258         flush_cache_vunmap(addr, end);
1259         vunmap_page_range(addr, end);
1260         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1261 }
1262
1263 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1264 {
1265         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1266         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1267         int err;
1268
1269         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1270         if (err > 0) {
1271                 *pages += err;
1272                 err = 0;
1273         }
1274
1275         return err;
1276 }
1277 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1278
1279 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1280                               unsigned long flags, const void *caller)
1281 {
1282         spin_lock(&vmap_area_lock);
1283         vm->flags = flags;
1284         vm->addr = (void *)va->va_start;
1285         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1286         vm->caller = caller;
1287         va->vm = vm;
1288         va->flags |= VM_VM_AREA;
1289         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1290 }
1291
1292 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1293 {
1294         /*
1295          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1296          * we should make sure that vm has proper values.
1297          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1298          */
1299         smp_wmb();
1300         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1301 }
1302
1303 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1304                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1305                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1306 {
1307         struct vmap_area *va;
1308         struct vm_struct *area;
1309
1310         BUG_ON(in_interrupt());
1311         if (flags & VM_IOREMAP)
1312                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1313
1314         size = PAGE_ALIGN(size);
1315         if (unlikely(!size))
1316                 return NULL;
1317
1318         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1319         if (unlikely(!area))
1320                 return NULL;
1321
1322         /*
1323          * We always allocate a guard page.
1324          */
1325         size += PAGE_SIZE;
1326
1327         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1328         if (IS_ERR(va)) {
1329                 kfree(area);
1330                 return NULL;
1331         }
1332
1333         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1334
1335         return area;
1336 }
1337
1338 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1339                                 unsigned long start, unsigned long end)
1340 {
1341         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1342                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1343 }
1344 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1345
1346 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1347                                        unsigned long start, unsigned long end,
1348                                        const void *caller)
1349 {
1350         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1351                                   GFP_KERNEL, caller);
1352 }
1353
1354 /**
1355  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1356  *      @size:          size of the area
1357  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1358  *
1359  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1360  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1361  *      on success or %NULL on failure.
1362  */
1363 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1364 {
1365         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1366                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1367                                   __builtin_return_address(0));
1368 }
1369
1370 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1371                                 const void *caller)
1372 {
1373         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1374                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1375 }
1376
1377 /**
1378  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1379  *      @addr:          base address
1380  *
1381  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1382  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1383  *      pointer valid.
1384  */
1385 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1386 {
1387         struct vmap_area *va;
1388
1389         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1390         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1391                 return va->vm;
1392
1393         return NULL;
1394 }
1395
1396 /**
1397  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1398  *      @addr:          base address
1399  *
1400  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1401  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1402  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1403  */
1404 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1405 {
1406         struct vmap_area *va;
1407
1408         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1409         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1410                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1411
1412                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1413                 va->vm = NULL;
1414                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1415                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1416
1417                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1418                 free_unmap_vmap_area(va);
1419                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1420
1421                 return vm;
1422         }
1423         return NULL;
1424 }
1425
1426 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1427 {
1428         struct vm_struct *area;
1429
1430         if (!addr)
1431                 return;
1432
1433         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1434                         addr))
1435                 return;
1436
1437         area = remove_vm_area(addr);
1438         if (unlikely(!area)) {
1439                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1440                                 addr);
1441                 return;
1442         }
1443
1444         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1445         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1446
1447         if (deallocate_pages) {
1448                 int i;
1449
1450                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1451                         struct page *page = area->pages[i];
1452
1453                         BUG_ON(!page);
1454                         __free_page(page);
1455                 }
1456
1457                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1458                         vfree(area->pages);
1459                 else
1460                         kfree(area->pages);
1461         }
1462
1463         kfree(area);
1464         return;
1465 }
1466  
1467 /**
1468  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1469  *      @addr:          memory base address
1470  *
1471  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1472  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1473  *      NULL, no operation is performed.
1474  *
1475  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1476  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1477  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1478  *
1479  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1480  */
1481 void vfree(const void *addr)
1482 {
1483         BUG_ON(in_nmi());
1484
1485         kmemleak_free(addr);
1486
1487         if (!addr)
1488                 return;
1489         if (unlikely(in_interrupt())) {
1490                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1491                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1492                         schedule_work(&p->wq);
1493         } else
1494                 __vunmap(addr, 1);
1495 }
1496 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1497
1498 /**
1499  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1500  *      @addr:          memory base address
1501  *
1502  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1503  *      which was created from the page array passed to vmap().
1504  *
1505  *      Must not be called in interrupt context.
1506  */
1507 void vunmap(const void *addr)
1508 {
1509         BUG_ON(in_interrupt());
1510         might_sleep();
1511         if (addr)
1512                 __vunmap(addr, 0);
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1515
1516 /**
1517  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1518  *      @pages:         array of page pointers
1519  *      @count:         number of pages to map
1520  *      @flags:         vm_area->flags
1521  *      @prot:          page protection for the mapping
1522  *
1523  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1524  *      space.
1525  */
1526 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1527                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1528 {
1529         struct vm_struct *area;
1530
1531         might_sleep();
1532
1533         if (count > totalram_pages)
1534                 return NULL;
1535
1536         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1537                                         __builtin_return_address(0));
1538         if (!area)
1539                 return NULL;
1540
1541         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1542                 vunmap(area->addr);
1543                 return NULL;
1544         }
1545
1546         return area->addr;
1547 }
1548 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1549
1550 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1551                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1552                             int node, const void *caller);
1553 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1554                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1555 {
1556         const int order = 0;
1557         struct page **pages;
1558         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1559         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1560
1561         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1562         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1563
1564         area->nr_pages = nr_pages;
1565         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1566         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1567                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1568                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1569                 area->flags |= VM_VPAGES;
1570         } else {
1571                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1572         }
1573         area->pages = pages;
1574         area->caller = caller;
1575         if (!area->pages) {
1576                 remove_vm_area(area->addr);
1577                 kfree(area);
1578                 return NULL;
1579         }
1580
1581         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1582                 struct page *page;
1583                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1584
1585                 if (node < 0)
1586                         page = alloc_page(tmp_mask);
1587                 else
1588                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1589
1590                 if (unlikely(!page)) {
1591                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1592                         area->nr_pages = i;
1593                         goto fail;
1594                 }
1595                 area->pages[i] = page;
1596         }
1597
1598         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1599                 goto fail;
1600         return area->addr;
1601
1602 fail:
1603         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1604                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1605                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1606         vfree(area->addr);
1607         return NULL;
1608 }
1609
1610 /**
1611  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1612  *      @size:          allocation size
1613  *      @align:         desired alignment
1614  *      @start:         vm area range start
1615  *      @end:           vm area range end
1616  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1617  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1618  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1619  *      @caller:        caller's return address
1620  *
1621  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1622  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1623  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1624  */
1625 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1626                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1627                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1628 {
1629         struct vm_struct *area;
1630         void *addr;
1631         unsigned long real_size = size;
1632
1633         size = PAGE_ALIGN(size);
1634         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1635                 goto fail;
1636
1637         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1638                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1639         if (!area)
1640                 goto fail;
1641
1642         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1643         if (!addr)
1644                 goto fail;
1645
1646         /*
1647          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1648          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1649          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1650          */
1651         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1652
1653         /*
1654          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1655          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1656          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1657          */
1658         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1659
1660         return addr;
1661
1662 fail:
1663         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1664                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1665                           real_size);
1666         return NULL;
1667 }
1668
1669 /**
1670  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1671  *      @size:          allocation size
1672  *      @align:         desired alignment
1673  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1674  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1675  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1676  *      @caller:        caller's return address
1677  *
1678  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1679  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1680  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1681  */
1682 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1683                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1684                             int node, const void *caller)
1685 {
1686         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1687                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1688 }
1689
1690 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1691 {
1692         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1693                                 __builtin_return_address(0));
1694 }
1695 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1696
1697 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1698                                         int node, gfp_t flags)
1699 {
1700         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1701                                         node, __builtin_return_address(0));
1702 }
1703
1704 /**
1705  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1706  *      @size:          allocation size
1707  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1708  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1709  *
1710  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1711  *      use __vmalloc() instead.
1712  */
1713 void *vmalloc(unsigned long size)
1714 {
1715         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1716                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1717 }
1718 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1719
1720 /**
1721  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1722  *      @size:  allocation size
1723  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1724  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1725  *      The memory allocated is set to zero.
1726  *
1727  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1728  *      use __vmalloc() instead.
1729  */
1730 void *vzalloc(unsigned long size)
1731 {
1732         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1733                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1736
1737 /**
1738  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1739  * @size: allocation size
1740  *
1741  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1742  * without leaking data.
1743  */
1744 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1745 {
1746         struct vm_struct *area;
1747         void *ret;
1748
1749         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1750                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1751                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1752                              __builtin_return_address(0));
1753         if (ret) {
1754                 area = find_vm_area(ret);
1755                 area->flags |= VM_USERMAP;
1756         }
1757         return ret;
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1760
1761 /**
1762  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1763  *      @size:          allocation size
1764  *      @node:          numa node
1765  *
1766  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1767  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1768  *
1769  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1770  *      use __vmalloc() instead.
1771  */
1772 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1773 {
1774         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1775                                         node, __builtin_return_address(0));
1776 }
1777 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1778
1779 /**
1780  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1781  * @size:       allocation size
1782  * @node:       numa node
1783  *
1784  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1785  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1786  * The memory allocated is set to zero.
1787  *
1788  * For tight control over page level allocator and protection flags
1789  * use __vmalloc_node() instead.
1790  */
1791 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1792 {
1793         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1794                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1797
1798 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1799 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1800 #endif
1801
1802 /**
1803  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1804  *      @size:          allocation size
1805  *
1806  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1807  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1808  *      executable kernel virtual space.
1809  *
1810  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1811  *      use __vmalloc() instead.
1812  */
1813
1814 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1815 {
1816         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1817                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1818 }
1819
1820 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1821 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1822 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1823 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1824 #else
1825 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1826 #endif
1827
1828 /**
1829  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1830  *      @size:          allocation size
1831  *
1832  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1833  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1834  */
1835 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1836 {
1837         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1838                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1839 }
1840 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1841
1842 /**
1843  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1844  *      @size:          allocation size
1845  *
1846  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1847  * mapped to userspace without leaking data.
1848  */
1849 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1850 {
1851         struct vm_struct *area;
1852         void *ret;
1853
1854         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1855                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1856         if (ret) {
1857                 area = find_vm_area(ret);
1858                 area->flags |= VM_USERMAP;
1859         }
1860         return ret;
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1863
1864 /*
1865  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1866  * If the page is not present, fill zero.
1867  */
1868
1869 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1870 {
1871         struct page *p;
1872         int copied = 0;
1873
1874         while (count) {
1875                 unsigned long offset, length;
1876
1877                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1878                 length = PAGE_SIZE - offset;
1879                 if (length > count)
1880                         length = count;
1881                 p = vmalloc_to_page(addr);
1882                 /*
1883                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1884                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1885                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1886                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1887                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1888                  */
1889                 if (p) {
1890                         /*
1891                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1892                          * function description)
1893                          */
1894                         void *map = kmap_atomic(p);
1895                         memcpy(buf, map + offset, length);
1896                         kunmap_atomic(map);
1897                 } else
1898                         memset(buf, 0, length);
1899
1900                 addr += length;
1901                 buf += length;
1902                 copied += length;
1903                 count -= length;
1904         }
1905         return copied;
1906 }
1907
1908 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1909 {
1910         struct page *p;
1911         int copied = 0;
1912
1913         while (count) {
1914                 unsigned long offset, length;
1915
1916                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1917                 length = PAGE_SIZE - offset;
1918                 if (length > count)
1919                         length = count;
1920                 p = vmalloc_to_page(addr);
1921                 /*
1922                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1923                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1924                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1925                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1926                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1927                  */
1928                 if (p) {
1929                         /*
1930                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1931                          * function description)
1932                          */
1933                         void *map = kmap_atomic(p);
1934                         memcpy(map + offset, buf, length);
1935                         kunmap_atomic(map);
1936                 }
1937                 addr += length;
1938                 buf += length;
1939                 copied += length;
1940                 count -= length;
1941         }
1942         return copied;
1943 }
1944
1945 /**
1946  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1947  *      @buf:           buffer for reading data
1948  *      @addr:          vm address.
1949  *      @count:         number of bytes to be read.
1950  *
1951  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1952  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1953  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1954  *
1955  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1956  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1957  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1958  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1959  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1960  *
1961  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1962  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1963  *
1964  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1965  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1966  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1967  *      any informaion, as /dev/kmem.
1968  *
1969  */
1970
1971 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1972 {
1973         struct vmap_area *va;
1974         struct vm_struct *vm;
1975         char *vaddr, *buf_start = buf;
1976         unsigned long buflen = count;
1977         unsigned long n;
1978
1979         /* Don't allow overflow */
1980         if ((unsigned long) addr + count < count)
1981                 count = -(unsigned long) addr;
1982
1983         spin_lock(&vmap_area_lock);
1984         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1985                 if (!count)
1986                         break;
1987
1988                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1989                         continue;
1990
1991                 vm = va->vm;
1992                 vaddr = (char *) vm->addr;
1993                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
1994                         continue;
1995                 while (addr < vaddr) {
1996                         if (count == 0)
1997                                 goto finished;
1998                         *buf = '\0';
1999                         buf++;
2000                         addr++;
2001                         count--;
2002                 }
2003                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2004                 if (n > count)
2005                         n = count;
2006                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2007                         aligned_vread(buf, addr, n);
2008                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2009                         memset(buf, 0, n);
2010                 buf += n;
2011                 addr += n;
2012                 count -= n;
2013         }
2014 finished:
2015         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2016
2017         if (buf == buf_start)
2018                 return 0;
2019         /* zero-fill memory holes */
2020         if (buf != buf_start + buflen)
2021                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2022
2023         return buflen;
2024 }
2025
2026 /**
2027  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2028  *      @buf:           buffer for source data
2029  *      @addr:          vm address.
2030  *      @count:         number of bytes to be read.
2031  *
2032  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2033  *      (same number to @count).
2034  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2035  *      vmalloc area, returns 0.
2036  *
2037  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2038  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2039  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2040  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2041  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2042  *
2043  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2044  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2045  *
2046  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2047  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2048  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2049  *      any informaion, as /dev/kmem.
2050  */
2051
2052 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2053 {
2054         struct vmap_area *va;
2055         struct vm_struct *vm;
2056         char *vaddr;
2057         unsigned long n, buflen;
2058         int copied = 0;
2059
2060         /* Don't allow overflow */
2061         if ((unsigned long) addr + count < count)
2062                 count = -(unsigned long) addr;
2063         buflen = count;
2064
2065         spin_lock(&vmap_area_lock);
2066         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2067                 if (!count)
2068                         break;
2069
2070                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2071                         continue;
2072
2073                 vm = va->vm;
2074                 vaddr = (char *) vm->addr;
2075                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2076                         continue;
2077                 while (addr < vaddr) {
2078                         if (count == 0)
2079                                 goto finished;
2080                         buf++;
2081                         addr++;
2082                         count--;
2083                 }
2084                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2085                 if (n > count)
2086                         n = count;
2087                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2088                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2089                         copied++;
2090                 }
2091                 buf += n;
2092                 addr += n;
2093                 count -= n;
2094         }
2095 finished:
2096         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2097         if (!copied)
2098                 return 0;
2099         return buflen;
2100 }
2101
2102 /**
2103  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2104  *      @vma:           vma to cover
2105  *      @uaddr:         target user address to start at
2106  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2107  *      @size:          size of map area
2108  *
2109  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2110  *
2111  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2112  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2113  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2114  *      met.
2115  *
2116  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2117  */
2118 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2119                                 void *kaddr, unsigned long size)
2120 {
2121         struct vm_struct *area;
2122
2123         size = PAGE_ALIGN(size);
2124
2125         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2126                 return -EINVAL;
2127
2128         area = find_vm_area(kaddr);
2129         if (!area)
2130                 return -EINVAL;
2131
2132         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2133                 return -EINVAL;
2134
2135         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2136                 return -EINVAL;
2137
2138         do {
2139                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2140                 int ret;
2141
2142                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2143                 if (ret)
2144                         return ret;
2145
2146                 uaddr += PAGE_SIZE;
2147                 kaddr += PAGE_SIZE;
2148                 size -= PAGE_SIZE;
2149         } while (size > 0);
2150
2151         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2152
2153         return 0;
2154 }
2155 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2156
2157 /**
2158  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2159  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2160  *      @addr:          vmalloc memory
2161  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2162  *
2163  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2164  *
2165  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2166  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2167  *      that criteria isn't met.
2168  *
2169  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2170  */
2171 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2172                                                 unsigned long pgoff)
2173 {
2174         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2175                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2176                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2177 }
2178 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2179
2180 /*
2181  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2182  * have one.
2183  */
2184 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2185 {
2186 }
2187
2188
2189 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2190 {
2191         pte_t ***p = data;
2192
2193         if (p) {
2194                 *(*p) = pte;
2195                 (*p)++;
2196         }
2197         return 0;
2198 }
2199
2200 /**
2201  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2202  *      @size:          size of the area
2203  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2204  *
2205  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2206  *
2207  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2208  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2209  *      are created.
2210  *
2211  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2212  *      allocated for the VM area are returned.
2213  */
2214 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2215 {
2216         struct vm_struct *area;
2217
2218         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2219                                 __builtin_return_address(0));
2220         if (area == NULL)
2221                 return NULL;
2222
2223         /*
2224          * This ensures that page tables are constructed for this region
2225          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2226          */
2227         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2228                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2229                 free_vm_area(area);
2230                 return NULL;
2231         }
2232
2233         return area;
2234 }
2235 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2236
2237 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2238 {
2239         struct vm_struct *ret;
2240         ret = remove_vm_area(area->addr);
2241         BUG_ON(ret != area);
2242         kfree(area);
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2245
2246 #ifdef CONFIG_SMP
2247 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2248 {
2249         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2250 }
2251
2252 /**
2253  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2254  * @end: target address
2255  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2256  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2257  *
2258  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2259  *          %false if no vmap_area exists
2260  *
2261  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2262  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2263  */
2264 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2265                                struct vmap_area **pnext,
2266                                struct vmap_area **pprev)
2267 {
2268         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2269         struct vmap_area *va = NULL;
2270
2271         while (n) {
2272                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2273                 if (end < va->va_end)
2274                         n = n->rb_left;
2275                 else if (end > va->va_end)
2276                         n = n->rb_right;
2277                 else
2278                         break;
2279         }
2280
2281         if (!va)
2282                 return false;
2283
2284         if (va->va_end > end) {
2285                 *pnext = va;
2286                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2287         } else {
2288                 *pprev = va;
2289                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2290         }
2291         return true;
2292 }
2293
2294 /**
2295  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2296  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2297  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2298  * @align: alignment
2299  *
2300  * Returns: determined end address
2301  *
2302  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2303  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2304  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2305  *
2306  * Please note that the address returned by this function may fall
2307  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2308  * that.
2309  */
2310 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2311                                        struct vmap_area **pprev,
2312                                        unsigned long align)
2313 {
2314         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2315         unsigned long addr;
2316
2317         if (*pnext)
2318                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2319         else
2320                 addr = vmalloc_end;
2321
2322         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2323                 *pnext = *pprev;
2324                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2325         }
2326
2327         return addr;
2328 }
2329
2330 /**
2331  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2332  * @offsets: array containing offset of each area
2333  * @sizes: array containing size of each area
2334  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2335  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2336  *
2337  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2338  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2339  *
2340  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2341  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2342  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2343  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2344  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2345  * areas are allocated from top.
2346  *
2347  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2348  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2349  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2350  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2351  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2352  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2353  */
2354 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2355                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2356                                      size_t align)
2357 {
2358         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2359         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2360         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2361         struct vm_struct **vms;
2362         int area, area2, last_area, term_area;
2363         unsigned long base, start, end, last_end;
2364         bool purged = false;
2365
2366         /* verify parameters and allocate data structures */
2367         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2368         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2369                 start = offsets[area];
2370                 end = start + sizes[area];
2371
2372                 /* is everything aligned properly? */
2373                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2374                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2375
2376                 /* detect the area with the highest address */
2377                 if (start > offsets[last_area])
2378                         last_area = area;
2379
2380                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2381                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2382                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2383
2384                         if (area2 == area)
2385                                 continue;
2386
2387                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2388                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2389                 }
2390         }
2391         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2392
2393         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2394                 WARN_ON(true);
2395                 return NULL;
2396         }
2397
2398         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2399         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2400         if (!vas || !vms)
2401                 goto err_free2;
2402
2403         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2404                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2405                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2406                 if (!vas[area] || !vms[area])
2407                         goto err_free;
2408         }
2409 retry:
2410         spin_lock(&vmap_area_lock);
2411
2412         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2413         area = term_area = last_area;
2414         start = offsets[area];
2415         end = start + sizes[area];
2416
2417         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2418                 base = vmalloc_end - last_end;
2419                 goto found;
2420         }
2421         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2422
2423         while (true) {
2424                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2425                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2426
2427                 /*
2428                  * base might have underflowed, add last_end before
2429                  * comparing.
2430                  */
2431                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2432                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2433                         if (!purged) {
2434                                 purge_vmap_area_lazy();
2435                                 purged = true;
2436                                 goto retry;
2437                         }
2438                         goto err_free;
2439                 }
2440
2441                 /*
2442                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2443                  * right below next and then recheck.
2444                  */
2445                 if (next && next->va_start < base + end) {
2446                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2447                         term_area = area;
2448                         continue;
2449                 }
2450
2451                 /*
2452                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2453                  * base so that it's right below new next and then
2454                  * recheck.
2455                  */
2456                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2457                         next = prev;
2458                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2459                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2460                         term_area = area;
2461                         continue;
2462                 }
2463
2464                 /*
2465                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2466                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2467                  */
2468                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2469                 if (area == term_area)
2470                         break;
2471                 start = offsets[area];
2472                 end = start + sizes[area];
2473                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2474         }
2475 found:
2476         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2477         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2478                 struct vmap_area *va = vas[area];
2479
2480                 va->va_start = base + offsets[area];
2481                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2482                 __insert_vmap_area(va);
2483         }
2484
2485         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2486
2487         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2488
2489         /* insert all vm's */
2490         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2491                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2492                                  pcpu_get_vm_areas);
2493
2494         kfree(vas);
2495         return vms;
2496
2497 err_free:
2498         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2499                 kfree(vas[area]);
2500                 kfree(vms[area]);
2501         }
2502 err_free2:
2503         kfree(vas);
2504         kfree(vms);
2505         return NULL;
2506 }
2507
2508 /**
2509  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2510  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2511  * @nr_vms: the number of allocated areas
2512  *
2513  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2514  */
2515 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2516 {
2517         int i;
2518
2519         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2520                 free_vm_area(vms[i]);
2521         kfree(vms);
2522 }
2523 #endif  /* CONFIG_SMP */
2524
2525 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2526 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2527         __acquires(&vmap_area_lock)
2528 {
2529         loff_t n = *pos;
2530         struct vmap_area *va;
2531
2532         spin_lock(&vmap_area_lock);
2533         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2534         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2535                 n--;
2536                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2537         }
2538         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2539                 return va;
2540
2541         return NULL;
2542
2543 }
2544
2545 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2546 {
2547         struct vmap_area *va = p, *next;
2548
2549         ++*pos;
2550         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2551         if (&next->list != &vmap_area_list)
2552                 return next;
2553
2554         return NULL;
2555 }
2556
2557 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2558         __releases(&vmap_area_lock)
2559 {
2560         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2561 }
2562
2563 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2564 {
2565         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2566                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2567
2568                 if (!counters)
2569                         return;
2570
2571                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2572
2573                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2574                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2575
2576                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2577                         if (counters[nr])
2578                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2579         }
2580 }
2581
2582 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2583 {
2584         struct vmap_area *va = p;
2585         struct vm_struct *v;
2586
2587         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2588                 return 0;
2589
2590         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2591                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2592                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2593                                         va->va_end - va->va_start);
2594                 return 0;
2595         }
2596
2597         v = va->vm;
2598
2599         /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2600         smp_rmb();
2601         if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2602                 return 0;
2603
2604         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2605                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2606
2607         if (v->caller)
2608                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2609
2610         if (v->nr_pages)
2611                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2612
2613         if (v->phys_addr)
2614                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2615
2616         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2617                 seq_printf(m, " ioremap");
2618
2619         if (v->flags & VM_ALLOC)
2620                 seq_printf(m, " vmalloc");
2621
2622         if (v->flags & VM_MAP)
2623                 seq_printf(m, " vmap");
2624
2625         if (v->flags & VM_USERMAP)
2626                 seq_printf(m, " user");
2627
2628         if (v->flags & VM_VPAGES)
2629                 seq_printf(m, " vpages");
2630
2631         show_numa_info(m, v);
2632         seq_putc(m, '\n');
2633         return 0;
2634 }
2635
2636 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2637         .start = s_start,
2638         .next = s_next,
2639         .stop = s_stop,
2640         .show = s_show,
2641 };
2642
2643 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2644 {
2645         unsigned int *ptr = NULL;
2646         int ret;
2647
2648         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2649                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2650                 if (ptr == NULL)
2651                         return -ENOMEM;
2652         }
2653         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2654         if (!ret) {
2655                 struct seq_file *m = file->private_data;
2656                 m->private = ptr;
2657         } else
2658                 kfree(ptr);
2659         return ret;
2660 }
2661
2662 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2663         .open           = vmalloc_open,
2664         .read           = seq_read,
2665         .llseek         = seq_lseek,
2666         .release        = seq_release_private,
2667 };
2668
2669 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2670 {
2671         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2672         return 0;
2673 }
2674 module_init(proc_vmalloc_init);
2675
2676 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2677 {
2678         struct vmap_area *va;
2679         unsigned long free_area_size;
2680         unsigned long prev_end;
2681
2682         vmi->used = 0;
2683         vmi->largest_chunk = 0;
2684
2685         prev_end = VMALLOC_START;
2686
2687         spin_lock(&vmap_area_lock);
2688
2689         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2690                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2691                 goto out;
2692         }
2693
2694         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2695                 unsigned long addr = va->va_start;
2696
2697                 /*
2698                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2699                  */
2700                 if (addr < VMALLOC_START)
2701                         continue;
2702                 if (addr >= VMALLOC_END)
2703                         break;
2704
2705                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2706                         continue;
2707
2708                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2709
2710                 free_area_size = addr - prev_end;
2711                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2712                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2713
2714                 prev_end = va->va_end;
2715         }
2716
2717         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2718                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2719
2720 out:
2721         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2722 }
2723 #endif
2724