1bf94ad452b6ab3c47b1ccce4d83422f2cb42cb9
[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 <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
417                         goto found;
418
419                 first = list_entry(first->list.next,
420                                 struct vmap_area, list);
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
456 {
457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
458
459         if (free_vmap_cache) {
460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
461                         free_vmap_cache = NULL;
462                 } else {
463                         struct vmap_area *cache;
464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
467                                 /*
468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
470                                  */
471                         }
472                 }
473         }
474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
476         list_del_rcu(&va->list);
477
478         /*
479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
481          * here too, consider only end addresses which fall inside
482          * vmalloc area proper.
483          */
484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
486
487         kfree_rcu(va, rcu_head);
488 }
489
490 /*
491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
492  */
493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         spin_lock(&vmap_area_lock);
496         __free_vmap_area(va);
497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
498 }
499
500 /*
501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
502  */
503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
506 }
507
508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
509 {
510         /*
511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
514          * space after a page has been freed.
515          *
516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
518          *
519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
521          * faster).
522          */
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
524         vunmap_page_range(start, end);
525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
526 #endif
527 }
528
529 /*
530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
531  * before attempting to purge with a TLB flush.
532  *
533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
543  * becomes a problem on bigger systems.
544  */
545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
546 {
547         unsigned int log;
548
549         log = fls(num_online_cpus());
550
551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
552 }
553
554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
555
556 /* for per-CPU blocks */
557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
558
559 /*
560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
561  * immediately freed.
562  */
563 void set_iounmap_nonlazy(void)
564 {
565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
566 }
567
568 /*
569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
570  *
571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
574  * their own TLB flushing).
575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
576  *              *end = max(*end, highest purged address)
577  */
578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
579                                         int sync, int force_flush)
580 {
581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
582         LIST_HEAD(valist);
583         struct vmap_area *va;
584         struct vmap_area *n_va;
585         int nr = 0;
586
587         /*
588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
591          */
592         if (!sync && !force_flush) {
593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
594                         return;
595         } else
596                 spin_lock(&purge_lock);
597
598         if (sync)
599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
600
601         rcu_read_lock();
602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
604                         if (va->va_start < *start)
605                                 *start = va->va_start;
606                         if (va->va_end > *end)
607                                 *end = va->va_end;
608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
612                 }
613         }
614         rcu_read_unlock();
615
616         if (nr)
617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
618
619         if (nr || force_flush)
620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
621
622         if (nr) {
623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
625                         __free_vmap_area(va);
626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
627         }
628         spin_unlock(&purge_lock);
629 }
630
631 /*
632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
633  * is already purging.
634  */
635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
644  */
645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
655  * previously.
656  */
657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
658 {
659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
662                 try_purge_vmap_area_lazy();
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
667  * called for the correct range previously.
668  */
669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
670 {
671         unmap_vmap_area(va);
672         free_vmap_area_noflush(va);
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area
677  */
678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
679 {
680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
682 }
683
684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
685 {
686         struct vmap_area *va;
687
688         spin_lock(&vmap_area_lock);
689         va = __find_vmap_area(addr);
690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
691
692         return va;
693 }
694
695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
696 {
697         struct vmap_area *va;
698
699         va = find_vmap_area(addr);
700         BUG_ON(!va);
701         free_unmap_vmap_area(va);
702 }
703
704
705 /*** Per cpu kva allocator ***/
706
707 /*
708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
710  */
711 /*
712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
714  * instead (we just need a rough idea)
715  */
716 #if BITS_PER_LONG == 32
717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
718 #else
719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
720 #endif
721
722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
728 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
729                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
730                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
731                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
732
733 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
734
735 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
736
737 struct vmap_block_queue {
738         spinlock_t lock;
739         struct list_head free;
740 };
741
742 struct vmap_block {
743         spinlock_t lock;
744         struct vmap_area *va;
745         struct vmap_block_queue *vbq;
746         unsigned long free, dirty;
747         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
748         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
749         struct list_head free_list;
750         struct rcu_head rcu_head;
751         struct list_head purge;
752 };
753
754 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
755 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
756
757 /*
758  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
759  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
760  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
761  */
762 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
763 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
764
765 /*
766  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
767  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
768  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
769  * big problem.
770  */
771
772 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
773 {
774         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
775         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
776         return addr;
777 }
778
779 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
780 {
781         struct vmap_block_queue *vbq;
782         struct vmap_block *vb;
783         struct vmap_area *va;
784         unsigned long vb_idx;
785         int node, err;
786
787         node = numa_node_id();
788
789         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
790                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
791         if (unlikely(!vb))
792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
793
794         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
795                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
796                                         node, gfp_mask);
797         if (IS_ERR(va)) {
798                 kfree(vb);
799                 return ERR_CAST(va);
800         }
801
802         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
803         if (unlikely(err)) {
804                 kfree(vb);
805                 free_vmap_area(va);
806                 return ERR_PTR(err);
807         }
808
809         spin_lock_init(&vb->lock);
810         vb->va = va;
811         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
812         vb->dirty = 0;
813         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
815         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
816
817         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
818         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
819         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
820         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
821         BUG_ON(err);
822         radix_tree_preload_end();
823
824         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
825         vb->vbq = vbq;
826         spin_lock(&vbq->lock);
827         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
828         spin_unlock(&vbq->lock);
829         put_cpu_var(vmap_block_queue);
830
831         return vb;
832 }
833
834 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
835 {
836         struct vmap_block *tmp;
837         unsigned long vb_idx;
838
839         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
840         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
841         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
842         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
843         BUG_ON(tmp != vb);
844
845         free_vmap_area_noflush(vb->va);
846         kfree_rcu(vb, rcu_head);
847 }
848
849 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
850 {
851         LIST_HEAD(purge);
852         struct vmap_block *vb;
853         struct vmap_block *n_vb;
854         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
855
856         rcu_read_lock();
857         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
858
859                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
860                         continue;
861
862                 spin_lock(&vb->lock);
863                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
864                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
865                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
866                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
867                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
868                         spin_lock(&vbq->lock);
869                         list_del_rcu(&vb->free_list);
870                         spin_unlock(&vbq->lock);
871                         spin_unlock(&vb->lock);
872                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
873                 } else
874                         spin_unlock(&vb->lock);
875         }
876         rcu_read_unlock();
877
878         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
879                 list_del(&vb->purge);
880                 free_vmap_block(vb);
881         }
882 }
883
884 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
885 {
886         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903         int purge = 0;
904
905         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
906         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
907         if (WARN_ON(size == 0)) {
908                 /*
909                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
910                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
911                  * early.
912                  */
913                 return NULL;
914         }
915         order = get_order(size);
916
917 again:
918         rcu_read_lock();
919         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
920         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
921                 int i;
922
923                 spin_lock(&vb->lock);
924                 if (vb->free < 1UL << order)
925                         goto next;
926
927                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
928                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
929
930                 if (i < 0) {
931                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
932                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
933                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
934                                 purge = 1;
935                         }
936                         goto next;
937                 }
938                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
939                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
940                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
941                 vb->free -= 1UL << order;
942                 if (vb->free == 0) {
943                         spin_lock(&vbq->lock);
944                         list_del_rcu(&vb->free_list);
945                         spin_unlock(&vbq->lock);
946                 }
947                 spin_unlock(&vb->lock);
948                 break;
949 next:
950                 spin_unlock(&vb->lock);
951         }
952
953         if (purge)
954                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
955
956         put_cpu_var(vmap_block_queue);
957         rcu_read_unlock();
958
959         if (!addr) {
960                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
961                 if (IS_ERR(vb))
962                         return vb;
963                 goto again;
964         }
965
966         return (void *)addr;
967 }
968
969 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
970 {
971         unsigned long offset;
972         unsigned long vb_idx;
973         unsigned int order;
974         struct vmap_block *vb;
975
976         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
977         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
978
979         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
980
981         order = get_order(size);
982
983         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
984
985         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
986         rcu_read_lock();
987         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
988         rcu_read_unlock();
989         BUG_ON(!vb);
990
991         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
992
993         spin_lock(&vb->lock);
994         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
995
996         vb->dirty += 1UL << order;
997         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
998                 BUG_ON(vb->free);
999                 spin_unlock(&vb->lock);
1000                 free_vmap_block(vb);
1001         } else
1002                 spin_unlock(&vb->lock);
1003 }
1004
1005 /**
1006  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1007  *
1008  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1009  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1010  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1011  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1012  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1013  *
1014  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1015  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1016  * from the vmap layer.
1017  */
1018 void vm_unmap_aliases(void)
1019 {
1020         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1021         int cpu;
1022         int flush = 0;
1023
1024         if (unlikely(!vmap_initialized))
1025                 return;
1026
1027         for_each_possible_cpu(cpu) {
1028                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1029                 struct vmap_block *vb;
1030
1031                 rcu_read_lock();
1032                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1033                         int i;
1034
1035                         spin_lock(&vb->lock);
1036                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1037                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1038                                 unsigned long s, e;
1039                                 int j;
1040                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1041                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1042
1043                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1044                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1045                                 flush = 1;
1046
1047                                 if (s < start)
1048                                         start = s;
1049                                 if (e > end)
1050                                         end = e;
1051
1052                                 i = j;
1053                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1054                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1055                         }
1056                         spin_unlock(&vb->lock);
1057                 }
1058                 rcu_read_unlock();
1059         }
1060
1061         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1064
1065 /**
1066  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1067  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1068  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1069  */
1070 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1071 {
1072         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1073         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1074
1075         BUG_ON(!addr);
1076         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1077         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1078         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1079
1080         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1081         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1082
1083         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1084                 vb_free(mem, size);
1085         else
1086                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1087 }
1088 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1089
1090 /**
1091  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1092  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1093  * @count: number of pages
1094  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1095  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1096  *
1097  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1098  */
1099 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1100 {
1101         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1102         unsigned long addr;
1103         void *mem;
1104
1105         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1106                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1107                 if (IS_ERR(mem))
1108                         return NULL;
1109                 addr = (unsigned long)mem;
1110         } else {
1111                 struct vmap_area *va;
1112                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1113                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1114                 if (IS_ERR(va))
1115                         return NULL;
1116
1117                 addr = va->va_start;
1118                 mem = (void *)addr;
1119         }
1120         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1121                 vm_unmap_ram(mem, count);
1122                 return NULL;
1123         }
1124         return mem;
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1127
1128 /**
1129  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1130  * @vm: vm_struct to add
1131  *
1132  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1133  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1134  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1135  *
1136  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1137  */
1138 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1139 {
1140         struct vm_struct *tmp, **p;
1141
1142         BUG_ON(vmap_initialized);
1143         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1144                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1145                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1146                         break;
1147                 } else
1148                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1149         }
1150         vm->next = *p;
1151         *p = vm;
1152 }
1153
1154 /**
1155  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1156  * @vm: vm_struct to register
1157  * @align: requested alignment
1158  *
1159  * This function is used to register kernel vm area before
1160  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1161  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1162  * vm->addr contains the allocated address.
1163  *
1164  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1165  */
1166 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1167 {
1168         static size_t vm_init_off __initdata;
1169         unsigned long addr;
1170
1171         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1172         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1173
1174         vm->addr = (void *)addr;
1175
1176         vm_area_add_early(vm);
1177 }
1178
1179 void __init vmalloc_init(void)
1180 {
1181         struct vmap_area *va;
1182         struct vm_struct *tmp;
1183         int i;
1184
1185         for_each_possible_cpu(i) {
1186                 struct vmap_block_queue *vbq;
1187
1188                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1189                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1190                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1191         }
1192
1193         /* Import existing vmlist entries. */
1194         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1195                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1196                 va->flags = VM_VM_AREA;
1197                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1198                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1199                 va->vm = tmp;
1200                 __insert_vmap_area(va);
1201         }
1202
1203         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1204
1205         vmap_initialized = true;
1206 }
1207
1208 /**
1209  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1210  * @addr: start of the VM area to map
1211  * @size: size of the VM area to map
1212  * @prot: page protection flags to use
1213  * @pages: pages to map
1214  *
1215  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1216  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1217  * friends.
1218  *
1219  * NOTE:
1220  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1221  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1222  * before calling this function.
1223  *
1224  * RETURNS:
1225  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1226  */
1227 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1228                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1229 {
1230         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1231 }
1232
1233 /**
1234  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1235  * @addr: start of the VM area to unmap
1236  * @size: size of the VM area to unmap
1237  *
1238  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1239  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1240  * friends.
1241  *
1242  * NOTE:
1243  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1244  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1245  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1246  */
1247 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1248 {
1249         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1252
1253 /**
1254  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1255  * @addr: start of the VM area to unmap
1256  * @size: size of the VM area to unmap
1257  *
1258  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1259  * the unmapping and tlb after.
1260  */
1261 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1262 {
1263         unsigned long end = addr + size;
1264
1265         flush_cache_vunmap(addr, end);
1266         vunmap_page_range(addr, end);
1267         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1268 }
1269
1270 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1271 {
1272         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1273         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1274         int err;
1275
1276         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1277         if (err > 0) {
1278                 *pages += err;
1279                 err = 0;
1280         }
1281
1282         return err;
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1285
1286 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1287 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1288 struct vm_struct *vmlist;
1289
1290 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1291                               unsigned long flags, const void *caller)
1292 {
1293         spin_lock(&vmap_area_lock);
1294         vm->flags = flags;
1295         vm->addr = (void *)va->va_start;
1296         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1297         vm->caller = caller;
1298         va->vm = vm;
1299         va->flags |= VM_VM_AREA;
1300         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1301 }
1302
1303 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1304 {
1305         struct vm_struct *tmp, **p;
1306
1307         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1308         write_lock(&vmlist_lock);
1309         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1310                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1311                         break;
1312         }
1313         vm->next = *p;
1314         *p = vm;
1315         write_unlock(&vmlist_lock);
1316 }
1317
1318 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1319                               unsigned long flags, const void *caller)
1320 {
1321         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1322         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1323 }
1324
1325 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1326                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1327                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1328 {
1329         struct vmap_area *va;
1330         struct vm_struct *area;
1331
1332         BUG_ON(in_interrupt());
1333         if (flags & VM_IOREMAP) {
1334                 int bit = fls(size);
1335
1336                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1337                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1338                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1339                         bit = PAGE_SHIFT;
1340
1341                 align = 1ul << bit;
1342         }
1343
1344         size = PAGE_ALIGN(size);
1345         if (unlikely(!size))
1346                 return NULL;
1347
1348         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1349         if (unlikely(!area))
1350                 return NULL;
1351
1352         /*
1353          * We always allocate a guard page.
1354          */
1355         size += PAGE_SIZE;
1356
1357         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1358         if (IS_ERR(va)) {
1359                 kfree(area);
1360                 return NULL;
1361         }
1362
1363         /*
1364          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1365          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1366          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1367          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1368          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1369          */
1370         if (flags & VM_UNLIST)
1371                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1372         else
1373                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1374
1375         return area;
1376 }
1377
1378 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1379                                 unsigned long start, unsigned long end)
1380 {
1381         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1382                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1383 }
1384 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1385
1386 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1387                                        unsigned long start, unsigned long end,
1388                                        const void *caller)
1389 {
1390         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1391                                   GFP_KERNEL, caller);
1392 }
1393
1394 /**
1395  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1396  *      @size:          size of the area
1397  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1398  *
1399  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1400  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1401  *      on success or %NULL on failure.
1402  */
1403 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1404 {
1405         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1406                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1407                                   __builtin_return_address(0));
1408 }
1409
1410 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1411                                 const void *caller)
1412 {
1413         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1414                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1415 }
1416
1417 /**
1418  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1419  *      @addr:          base address
1420  *
1421  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1422  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1423  *      pointer valid.
1424  */
1425 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1426 {
1427         struct vmap_area *va;
1428
1429         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1430         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1431                 return va->vm;
1432
1433         return NULL;
1434 }
1435
1436 /**
1437  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1438  *      @addr:          base address
1439  *
1440  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1441  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1442  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1443  */
1444 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1445 {
1446         struct vmap_area *va;
1447
1448         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1449         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1450                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1451
1452                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1453                 va->vm = NULL;
1454                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1455                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1456
1457                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1458                         struct vm_struct *tmp, **p;
1459                         /*
1460                          * remove from list and disallow access to
1461                          * this vm_struct before unmap. (address range
1462                          * confliction is maintained by vmap.)
1463                          */
1464                         write_lock(&vmlist_lock);
1465                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1466                                 ;
1467                         *p = tmp->next;
1468                         write_unlock(&vmlist_lock);
1469                 }
1470
1471                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1472                 free_unmap_vmap_area(va);
1473                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1474
1475                 return vm;
1476         }
1477         return NULL;
1478 }
1479
1480 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1481 {
1482         struct vm_struct *area;
1483
1484         if (!addr)
1485                 return;
1486
1487         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1488                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1489                 return;
1490         }
1491
1492         area = remove_vm_area(addr);
1493         if (unlikely(!area)) {
1494                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1495                                 addr);
1496                 return;
1497         }
1498
1499         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1500         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1501
1502         if (deallocate_pages) {
1503                 int i;
1504
1505                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1506                         struct page *page = area->pages[i];
1507
1508                         BUG_ON(!page);
1509                         __free_page(page);
1510                 }
1511
1512                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1513                         vfree(area->pages);
1514                 else
1515                         kfree(area->pages);
1516         }
1517
1518         kfree(area);
1519         return;
1520 }
1521
1522 /**
1523  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1524  *      @addr:          memory base address
1525  *
1526  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1527  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1528  *      NULL, no operation is performed.
1529  *
1530  *      Must not be called in interrupt context.
1531  */
1532 void vfree(const void *addr)
1533 {
1534         BUG_ON(in_interrupt());
1535
1536         kmemleak_free(addr);
1537
1538         __vunmap(addr, 1);
1539 }
1540 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1541
1542 /**
1543  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1544  *      @addr:          memory base address
1545  *
1546  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1547  *      which was created from the page array passed to vmap().
1548  *
1549  *      Must not be called in interrupt context.
1550  */
1551 void vunmap(const void *addr)
1552 {
1553         BUG_ON(in_interrupt());
1554         might_sleep();
1555         __vunmap(addr, 0);
1556 }
1557 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1558
1559 /**
1560  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1561  *      @pages:         array of page pointers
1562  *      @count:         number of pages to map
1563  *      @flags:         vm_area->flags
1564  *      @prot:          page protection for the mapping
1565  *
1566  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1567  *      space.
1568  */
1569 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1570                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1571 {
1572         struct vm_struct *area;
1573
1574         might_sleep();
1575
1576         if (count > totalram_pages)
1577                 return NULL;
1578
1579         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1580                                         __builtin_return_address(0));
1581         if (!area)
1582                 return NULL;
1583
1584         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1585                 vunmap(area->addr);
1586                 return NULL;
1587         }
1588
1589         return area->addr;
1590 }
1591 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1592
1593 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1594                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1595                             int node, const void *caller);
1596 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1597                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1598 {
1599         const int order = 0;
1600         struct page **pages;
1601         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1602         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1603
1604         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1605         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1606
1607         area->nr_pages = nr_pages;
1608         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1609         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1610                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1611                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1612                 area->flags |= VM_VPAGES;
1613         } else {
1614                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1615         }
1616         area->pages = pages;
1617         area->caller = caller;
1618         if (!area->pages) {
1619                 remove_vm_area(area->addr);
1620                 kfree(area);
1621                 return NULL;
1622         }
1623
1624         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1625                 struct page *page;
1626                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1627
1628                 if (node < 0)
1629                         page = alloc_page(tmp_mask);
1630                 else
1631                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1632
1633                 if (unlikely(!page)) {
1634                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1635                         area->nr_pages = i;
1636                         goto fail;
1637                 }
1638                 area->pages[i] = page;
1639         }
1640
1641         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1642                 goto fail;
1643         return area->addr;
1644
1645 fail:
1646         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1647                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1648                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1649         vfree(area->addr);
1650         return NULL;
1651 }
1652
1653 /**
1654  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1655  *      @size:          allocation size
1656  *      @align:         desired alignment
1657  *      @start:         vm area range start
1658  *      @end:           vm area range end
1659  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1660  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1661  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1662  *      @caller:        caller's return address
1663  *
1664  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1665  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1666  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1667  */
1668 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1669                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1670                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1671 {
1672         struct vm_struct *area;
1673         void *addr;
1674         unsigned long real_size = size;
1675
1676         size = PAGE_ALIGN(size);
1677         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1678                 goto fail;
1679
1680         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1681                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1682         if (!area)
1683                 goto fail;
1684
1685         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1686         if (!addr)
1687                 return NULL;
1688
1689         /*
1690          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1691          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1692          */
1693         insert_vmalloc_vmlist(area);
1694
1695         /*
1696          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1697          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1698          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1699          */
1700         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1701
1702         return addr;
1703
1704 fail:
1705         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1706                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1707                           real_size);
1708         return NULL;
1709 }
1710
1711 /**
1712  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1713  *      @size:          allocation size
1714  *      @align:         desired alignment
1715  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1716  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1717  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1718  *      @caller:        caller's return address
1719  *
1720  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1721  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1722  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1723  */
1724 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1725                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1726                             int node, const void *caller)
1727 {
1728         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1729                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1730 }
1731
1732 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1733 {
1734         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1735                                 __builtin_return_address(0));
1736 }
1737 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1738
1739 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1740                                         int node, gfp_t flags)
1741 {
1742         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1743                                         node, __builtin_return_address(0));
1744 }
1745
1746 /**
1747  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1748  *      @size:          allocation size
1749  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1750  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1751  *
1752  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1753  *      use __vmalloc() instead.
1754  */
1755 void *vmalloc(unsigned long size)
1756 {
1757         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1758                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1759 }
1760 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1761
1762 /**
1763  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1764  *      @size:  allocation size
1765  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1766  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1767  *      The memory allocated is set to zero.
1768  *
1769  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1770  *      use __vmalloc() instead.
1771  */
1772 void *vzalloc(unsigned long size)
1773 {
1774         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1775                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1776 }
1777 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1778
1779 /**
1780  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1781  * @size: allocation size
1782  *
1783  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1784  * without leaking data.
1785  */
1786 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1787 {
1788         struct vm_struct *area;
1789         void *ret;
1790
1791         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1792                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1793                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1794                              __builtin_return_address(0));
1795         if (ret) {
1796                 area = find_vm_area(ret);
1797                 area->flags |= VM_USERMAP;
1798         }
1799         return ret;
1800 }
1801 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1802
1803 /**
1804  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1805  *      @size:          allocation size
1806  *      @node:          numa node
1807  *
1808  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1809  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1810  *
1811  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1812  *      use __vmalloc() instead.
1813  */
1814 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1815 {
1816         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1817                                         node, __builtin_return_address(0));
1818 }
1819 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1820
1821 /**
1822  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1823  * @size:       allocation size
1824  * @node:       numa node
1825  *
1826  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1827  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1828  * The memory allocated is set to zero.
1829  *
1830  * For tight control over page level allocator and protection flags
1831  * use __vmalloc_node() instead.
1832  */
1833 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1834 {
1835         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1836                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1837 }
1838 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1839
1840 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1841 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1842 #endif
1843
1844 /**
1845  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1846  *      @size:          allocation size
1847  *
1848  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1849  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1850  *      executable kernel virtual space.
1851  *
1852  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1853  *      use __vmalloc() instead.
1854  */
1855
1856 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1857 {
1858         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1859                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1860 }
1861
1862 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1863 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1864 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1865 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1866 #else
1867 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1868 #endif
1869
1870 /**
1871  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1872  *      @size:          allocation size
1873  *
1874  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1875  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1876  */
1877 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1878 {
1879         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1880                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1881 }
1882 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1883
1884 /**
1885  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1886  *      @size:          allocation size
1887  *
1888  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1889  * mapped to userspace without leaking data.
1890  */
1891 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1892 {
1893         struct vm_struct *area;
1894         void *ret;
1895
1896         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1897                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1898         if (ret) {
1899                 area = find_vm_area(ret);
1900                 area->flags |= VM_USERMAP;
1901         }
1902         return ret;
1903 }
1904 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1905
1906 /*
1907  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1908  * If the page is not present, fill zero.
1909  */
1910
1911 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1912 {
1913         struct page *p;
1914         int copied = 0;
1915
1916         while (count) {
1917                 unsigned long offset, length;
1918
1919                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1920                 length = PAGE_SIZE - offset;
1921                 if (length > count)
1922                         length = count;
1923                 p = vmalloc_to_page(addr);
1924                 /*
1925                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1926                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1927                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1928                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1929                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1930                  */
1931                 if (p) {
1932                         /*
1933                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1934                          * function description)
1935                          */
1936                         void *map = kmap_atomic(p);
1937                         memcpy(buf, map + offset, length);
1938                         kunmap_atomic(map);
1939                 } else
1940                         memset(buf, 0, length);
1941
1942                 addr += length;
1943                 buf += length;
1944                 copied += length;
1945                 count -= length;
1946         }
1947         return copied;
1948 }
1949
1950 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1951 {
1952         struct page *p;
1953         int copied = 0;
1954
1955         while (count) {
1956                 unsigned long offset, length;
1957
1958                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1959                 length = PAGE_SIZE - offset;
1960                 if (length > count)
1961                         length = count;
1962                 p = vmalloc_to_page(addr);
1963                 /*
1964                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1965                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1966                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1967                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1968                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1969                  */
1970                 if (p) {
1971                         /*
1972                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1973                          * function description)
1974                          */
1975                         void *map = kmap_atomic(p);
1976                         memcpy(map + offset, buf, length);
1977                         kunmap_atomic(map);
1978                 }
1979                 addr += length;
1980                 buf += length;
1981                 copied += length;
1982                 count -= length;
1983         }
1984         return copied;
1985 }
1986
1987 /**
1988  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1989  *      @buf:           buffer for reading data
1990  *      @addr:          vm address.
1991  *      @count:         number of bytes to be read.
1992  *
1993  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1994  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1995  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1996  *
1997  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1998  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1999  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2000  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2001  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2002  *
2003  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2004  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2005  *
2006  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2007  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2008  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2009  *      any informaion, as /dev/kmem.
2010  *
2011  */
2012
2013 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2014 {
2015         struct vm_struct *tmp;
2016         char *vaddr, *buf_start = buf;
2017         unsigned long buflen = count;
2018         unsigned long n;
2019
2020         /* Don't allow overflow */
2021         if ((unsigned long) addr + count < count)
2022                 count = -(unsigned long) addr;
2023
2024         read_lock(&vmlist_lock);
2025         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2026                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2027                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2028                         continue;
2029                 while (addr < vaddr) {
2030                         if (count == 0)
2031                                 goto finished;
2032                         *buf = '\0';
2033                         buf++;
2034                         addr++;
2035                         count--;
2036                 }
2037                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2038                 if (n > count)
2039                         n = count;
2040                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2041                         aligned_vread(buf, addr, n);
2042                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2043                         memset(buf, 0, n);
2044                 buf += n;
2045                 addr += n;
2046                 count -= n;
2047         }
2048 finished:
2049         read_unlock(&vmlist_lock);
2050
2051         if (buf == buf_start)
2052                 return 0;
2053         /* zero-fill memory holes */
2054         if (buf != buf_start + buflen)
2055                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2056
2057         return buflen;
2058 }
2059
2060 /**
2061  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2062  *      @buf:           buffer for source data
2063  *      @addr:          vm address.
2064  *      @count:         number of bytes to be read.
2065  *
2066  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2067  *      (same number to @count).
2068  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2069  *      vmalloc area, returns 0.
2070  *
2071  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2072  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2073  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2074  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2075  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2076  *
2077  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2078  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2079  *
2080  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2081  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2082  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2083  *      any informaion, as /dev/kmem.
2084  */
2085
2086 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2087 {
2088         struct vm_struct *tmp;
2089         char *vaddr;
2090         unsigned long n, buflen;
2091         int copied = 0;
2092
2093         /* Don't allow overflow */
2094         if ((unsigned long) addr + count < count)
2095                 count = -(unsigned long) addr;
2096         buflen = count;
2097
2098         read_lock(&vmlist_lock);
2099         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2100                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2101                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2102                         continue;
2103                 while (addr < vaddr) {
2104                         if (count == 0)
2105                                 goto finished;
2106                         buf++;
2107                         addr++;
2108                         count--;
2109                 }
2110                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2111                 if (n > count)
2112                         n = count;
2113                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2114                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2115                         copied++;
2116                 }
2117                 buf += n;
2118                 addr += n;
2119                 count -= n;
2120         }
2121 finished:
2122         read_unlock(&vmlist_lock);
2123         if (!copied)
2124                 return 0;
2125         return buflen;
2126 }
2127
2128 /**
2129  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2130  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2131  *      @addr:          vmalloc memory
2132  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2133  *
2134  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2135  *
2136  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2137  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2138  *      that criteria isn't met.
2139  *
2140  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2141  */
2142 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2143                                                 unsigned long pgoff)
2144 {
2145         struct vm_struct *area;
2146         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2147         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2148
2149         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         area = find_vm_area(addr);
2153         if (!area)
2154                 return -EINVAL;
2155
2156         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2157                 return -EINVAL;
2158
2159         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2160                 return -EINVAL;
2161
2162         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2163         do {
2164                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2165                 int ret;
2166
2167                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2168                 if (ret)
2169                         return ret;
2170
2171                 uaddr += PAGE_SIZE;
2172                 addr += PAGE_SIZE;
2173                 usize -= PAGE_SIZE;
2174         } while (usize > 0);
2175
2176         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2177
2178         return 0;
2179 }
2180 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2181
2182 /*
2183  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2184  * have one.
2185  */
2186 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2187 {
2188 }
2189
2190
2191 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2192 {
2193         pte_t ***p = data;
2194
2195         if (p) {
2196                 *(*p) = pte;
2197                 (*p)++;
2198         }
2199         return 0;
2200 }
2201
2202 /**
2203  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2204  *      @size:          size of the area
2205  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2206  *
2207  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2208  *
2209  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2210  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2211  *      are created.
2212  *
2213  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2214  *      allocated for the VM area are returned.
2215  */
2216 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2217 {
2218         struct vm_struct *area;
2219
2220         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2221                                 __builtin_return_address(0));
2222         if (area == NULL)
2223                 return NULL;
2224
2225         /*
2226          * This ensures that page tables are constructed for this region
2227          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2228          */
2229         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2230                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2231                 free_vm_area(area);
2232                 return NULL;
2233         }
2234
2235         return area;
2236 }
2237 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2238
2239 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2240 {
2241         struct vm_struct *ret;
2242         ret = remove_vm_area(area->addr);
2243         BUG_ON(ret != area);
2244         kfree(area);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2247
2248 #ifdef CONFIG_SMP
2249 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2250 {
2251         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2252 }
2253
2254 /**
2255  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2256  * @end: target address
2257  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2258  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2259  *
2260  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2261  *          %false if no vmap_area exists
2262  *
2263  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2264  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2265  */
2266 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2267                                struct vmap_area **pnext,
2268                                struct vmap_area **pprev)
2269 {
2270         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2271         struct vmap_area *va = NULL;
2272
2273         while (n) {
2274                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2275                 if (end < va->va_end)
2276                         n = n->rb_left;
2277                 else if (end > va->va_end)
2278                         n = n->rb_right;
2279                 else
2280                         break;
2281         }
2282
2283         if (!va)
2284                 return false;
2285
2286         if (va->va_end > end) {
2287                 *pnext = va;
2288                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2289         } else {
2290                 *pprev = va;
2291                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2292         }
2293         return true;
2294 }
2295
2296 /**
2297  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2298  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2299  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2300  * @align: alignment
2301  *
2302  * Returns: determined end address
2303  *
2304  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2305  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2306  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2307  *
2308  * Please note that the address returned by this function may fall
2309  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2310  * that.
2311  */
2312 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2313                                        struct vmap_area **pprev,
2314                                        unsigned long align)
2315 {
2316         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2317         unsigned long addr;
2318
2319         if (*pnext)
2320                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2321         else
2322                 addr = vmalloc_end;
2323
2324         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2325                 *pnext = *pprev;
2326                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2327         }
2328
2329         return addr;
2330 }
2331
2332 /**
2333  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2334  * @offsets: array containing offset of each area
2335  * @sizes: array containing size of each area
2336  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2337  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2338  *
2339  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2340  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2341  *
2342  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2343  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2344  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2345  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2346  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2347  * areas are allocated from top.
2348  *
2349  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2350  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2351  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2352  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2353  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2354  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2355  */
2356 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2357                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2358                                      size_t align)
2359 {
2360         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2361         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2362         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2363         struct vm_struct **vms;
2364         int area, area2, last_area, term_area;
2365         unsigned long base, start, end, last_end;
2366         bool purged = false;
2367
2368         /* verify parameters and allocate data structures */
2369         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2370         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2371                 start = offsets[area];
2372                 end = start + sizes[area];
2373
2374                 /* is everything aligned properly? */
2375                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2376                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2377
2378                 /* detect the area with the highest address */
2379                 if (start > offsets[last_area])
2380                         last_area = area;
2381
2382                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2383                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2384                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2385
2386                         if (area2 == area)
2387                                 continue;
2388
2389                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2390                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2391                 }
2392         }
2393         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2394
2395         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2396                 WARN_ON(true);
2397                 return NULL;
2398         }
2399
2400         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2401         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2402         if (!vas || !vms)
2403                 goto err_free2;
2404
2405         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2406                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2407                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2408                 if (!vas[area] || !vms[area])
2409                         goto err_free;
2410         }
2411 retry:
2412         spin_lock(&vmap_area_lock);
2413
2414         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2415         area = term_area = last_area;
2416         start = offsets[area];
2417         end = start + sizes[area];
2418
2419         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2420                 base = vmalloc_end - last_end;
2421                 goto found;
2422         }
2423         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2424
2425         while (true) {
2426                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2427                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2428
2429                 /*
2430                  * base might have underflowed, add last_end before
2431                  * comparing.
2432                  */
2433                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2434                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2435                         if (!purged) {
2436                                 purge_vmap_area_lazy();
2437                                 purged = true;
2438                                 goto retry;
2439                         }
2440                         goto err_free;
2441                 }
2442
2443                 /*
2444                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2445                  * right below next and then recheck.
2446                  */
2447                 if (next && next->va_start < base + end) {
2448                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2449                         term_area = area;
2450                         continue;
2451                 }
2452
2453                 /*
2454                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2455                  * base so that it's right below new next and then
2456                  * recheck.
2457                  */
2458                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2459                         next = prev;
2460                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2461                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2462                         term_area = area;
2463                         continue;
2464                 }
2465
2466                 /*
2467                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2468                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2469                  */
2470                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2471                 if (area == term_area)
2472                         break;
2473                 start = offsets[area];
2474                 end = start + sizes[area];
2475                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2476         }
2477 found:
2478         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2479         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2480                 struct vmap_area *va = vas[area];
2481
2482                 va->va_start = base + offsets[area];
2483                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2484                 __insert_vmap_area(va);
2485         }
2486
2487         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2488
2489         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2490
2491         /* insert all vm's */
2492         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2493                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2494                                   pcpu_get_vm_areas);
2495
2496         kfree(vas);
2497         return vms;
2498
2499 err_free:
2500         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2501                 kfree(vas[area]);
2502                 kfree(vms[area]);
2503         }
2504 err_free2:
2505         kfree(vas);
2506         kfree(vms);
2507         return NULL;
2508 }
2509
2510 /**
2511  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2512  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2513  * @nr_vms: the number of allocated areas
2514  *
2515  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2516  */
2517 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2518 {
2519         int i;
2520
2521         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2522                 free_vm_area(vms[i]);
2523         kfree(vms);
2524 }
2525 #endif  /* CONFIG_SMP */
2526
2527 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2528 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2529         __acquires(&vmlist_lock)
2530 {
2531         loff_t n = *pos;
2532         struct vm_struct *v;
2533
2534         read_lock(&vmlist_lock);
2535         v = vmlist;
2536         while (n > 0 && v) {
2537                 n--;
2538                 v = v->next;
2539         }
2540         if (!n)
2541                 return v;
2542
2543         return NULL;
2544
2545 }
2546
2547 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2548 {
2549         struct vm_struct *v = p;
2550
2551         ++*pos;
2552         return v->next;
2553 }
2554
2555 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2556         __releases(&vmlist_lock)
2557 {
2558         read_unlock(&vmlist_lock);
2559 }
2560
2561 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2562 {
2563         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2564                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2565
2566                 if (!counters)
2567                         return;
2568
2569                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2570
2571                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2572                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2573
2574                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2575                         if (counters[nr])
2576                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2577         }
2578 }
2579
2580 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2581 {
2582         struct vm_struct *v = p;
2583
2584         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2585                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2586
2587         if (v->caller)
2588                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2589
2590         if (v->nr_pages)
2591                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2592
2593         if (v->phys_addr)
2594                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2595
2596         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2597                 seq_printf(m, " ioremap");
2598
2599         if (v->flags & VM_ALLOC)
2600                 seq_printf(m, " vmalloc");
2601
2602         if (v->flags & VM_MAP)
2603                 seq_printf(m, " vmap");
2604
2605         if (v->flags & VM_USERMAP)
2606                 seq_printf(m, " user");
2607
2608         if (v->flags & VM_VPAGES)
2609                 seq_printf(m, " vpages");
2610
2611         show_numa_info(m, v);
2612         seq_putc(m, '\n');
2613         return 0;
2614 }
2615
2616 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2617         .start = s_start,
2618         .next = s_next,
2619         .stop = s_stop,
2620         .show = s_show,
2621 };
2622
2623 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2624 {
2625         unsigned int *ptr = NULL;
2626         int ret;
2627
2628         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2629                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2630                 if (ptr == NULL)
2631                         return -ENOMEM;
2632         }
2633         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2634         if (!ret) {
2635                 struct seq_file *m = file->private_data;
2636                 m->private = ptr;
2637         } else
2638                 kfree(ptr);
2639         return ret;
2640 }
2641
2642 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2643         .open           = vmalloc_open,
2644         .read           = seq_read,
2645         .llseek         = seq_lseek,
2646         .release        = seq_release_private,
2647 };
2648
2649 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2650 {
2651         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2652         return 0;
2653 }
2654 module_init(proc_vmalloc_init);
2655
2656 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2657 {
2658         struct vm_struct *vma;
2659         unsigned long free_area_size;
2660         unsigned long prev_end;
2661
2662         vmi->used = 0;
2663
2664         if (!vmlist) {
2665                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2666         } else {
2667                 vmi->largest_chunk = 0;
2668
2669                 prev_end = VMALLOC_START;
2670
2671                 read_lock(&vmlist_lock);
2672
2673                 for (vma = vmlist; vma; vma = vma->next) {
2674                         unsigned long addr = (unsigned long) vma->addr;
2675
2676                         /*
2677                          * Some archs keep another range for modules in vmlist
2678                          */
2679                         if (addr < VMALLOC_START)
2680                                 continue;
2681                         if (addr >= VMALLOC_END)
2682                                 break;
2683
2684                         vmi->used += vma->size;
2685
2686                         free_area_size = addr - prev_end;
2687                         if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2688                                 vmi->largest_chunk = free_area_size;
2689
2690                         prev_end = vma->size + addr;
2691                 }
2692
2693                 if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2694                         vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2695
2696                 read_unlock(&vmlist_lock);
2697         }
2698 }
2699 #endif
2700