Merge "kfence: Use pt_regs to generate stack trace on faults" into tizen
[platform/kernel/linux-rpi.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched/signal.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/set_memory.h>
22 #include <linux/debugobjects.h>
23 #include <linux/kallsyms.h>
24 #include <linux/list.h>
25 #include <linux/notifier.h>
26 #include <linux/rbtree.h>
27 #include <linux/xarray.h>
28 #include <linux/rcupdate.h>
29 #include <linux/pfn.h>
30 #include <linux/kmemleak.h>
31 #include <linux/atomic.h>
32 #include <linux/compiler.h>
33 #include <linux/llist.h>
34 #include <linux/bitops.h>
35 #include <linux/rbtree_augmented.h>
36 #include <linux/overflow.h>
37
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43 #include "pgalloc-track.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
73                              pgtbl_mod_mask *mask)
74 {
75         pte_t *pte;
76
77         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
78         do {
79                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
80                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
81         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
82         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
83 }
84
85 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
86                              pgtbl_mod_mask *mask)
87 {
88         pmd_t *pmd;
89         unsigned long next;
90         int cleared;
91
92         pmd = pmd_offset(pud, addr);
93         do {
94                 next = pmd_addr_end(addr, end);
95
96                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
97                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
98                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
99
100                 if (cleared)
101                         continue;
102                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
103                         continue;
104                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
105
106                 cond_resched();
107         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
111                              pgtbl_mod_mask *mask)
112 {
113         pud_t *pud;
114         unsigned long next;
115         int cleared;
116
117         pud = pud_offset(p4d, addr);
118         do {
119                 next = pud_addr_end(addr, end);
120
121                 cleared = pud_clear_huge(pud);
122                 if (cleared || pud_bad(*pud))
123                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
124
125                 if (cleared)
126                         continue;
127                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
128                         continue;
129                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
130         } while (pud++, addr = next, addr != end);
131 }
132
133 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
134                              pgtbl_mod_mask *mask)
135 {
136         p4d_t *p4d;
137         unsigned long next;
138         int cleared;
139
140         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
141         do {
142                 next = p4d_addr_end(addr, end);
143
144                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
145                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
146                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
147
148                 if (cleared)
149                         continue;
150                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
151                         continue;
152                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
153         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
154 }
155
156 /**
157  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
158  * @start: start of the VM area to unmap
159  * @size: size of the VM area to unmap
160  *
161  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify
162  * should have been allocated using get_vm_area() and its friends.
163  *
164  * NOTE:
165  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible
166  * for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas before calling this
167  * function and flush_tlb_kernel_range() after.
168  */
169 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long start, unsigned long size)
170 {
171         unsigned long end = start + size;
172         unsigned long next;
173         pgd_t *pgd;
174         unsigned long addr = start;
175         pgtbl_mod_mask mask = 0;
176
177         BUG_ON(addr >= end);
178         pgd = pgd_offset_k(addr);
179         do {
180                 next = pgd_addr_end(addr, end);
181                 if (pgd_bad(*pgd))
182                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
183                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
184                         continue;
185                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
186         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
187
188         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
189                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
190 }
191
192 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
193                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
194                 pgtbl_mod_mask *mask)
195 {
196         pte_t *pte;
197
198         /*
199          * nr is a running index into the array which helps higher level
200          * callers keep track of where we're up to.
201          */
202
203         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
204         if (!pte)
205                 return -ENOMEM;
206         do {
207                 struct page *page = pages[*nr];
208
209                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
210                         return -EBUSY;
211                 if (WARN_ON(!page))
212                         return -ENOMEM;
213                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
214                 (*nr)++;
215         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
216         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
217         return 0;
218 }
219
220 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
221                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
222                 pgtbl_mod_mask *mask)
223 {
224         pmd_t *pmd;
225         unsigned long next;
226
227         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
228         if (!pmd)
229                 return -ENOMEM;
230         do {
231                 next = pmd_addr_end(addr, end);
232                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
233                         return -ENOMEM;
234         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
235         return 0;
236 }
237
238 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
239                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
240                 pgtbl_mod_mask *mask)
241 {
242         pud_t *pud;
243         unsigned long next;
244
245         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
246         if (!pud)
247                 return -ENOMEM;
248         do {
249                 next = pud_addr_end(addr, end);
250                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
251                         return -ENOMEM;
252         } while (pud++, addr = next, addr != end);
253         return 0;
254 }
255
256 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
257                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
258                 pgtbl_mod_mask *mask)
259 {
260         p4d_t *p4d;
261         unsigned long next;
262
263         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
264         if (!p4d)
265                 return -ENOMEM;
266         do {
267                 next = p4d_addr_end(addr, end);
268                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
269                         return -ENOMEM;
270         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
271         return 0;
272 }
273
274 /**
275  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
276  * @addr: start of the VM area to map
277  * @size: size of the VM area to map
278  * @prot: page protection flags to use
279  * @pages: pages to map
280  *
281  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size specify should
282  * have been allocated using get_vm_area() and its friends.
283  *
284  * NOTE:
285  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is responsible for
286  * calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas before calling this
287  * function.
288  *
289  * RETURNS:
290  * 0 on success, -errno on failure.
291  */
292 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
293                              pgprot_t prot, struct page **pages)
294 {
295         unsigned long start = addr;
296         unsigned long end = addr + size;
297         unsigned long next;
298         pgd_t *pgd;
299         int err = 0;
300         int nr = 0;
301         pgtbl_mod_mask mask = 0;
302
303         BUG_ON(addr >= end);
304         pgd = pgd_offset_k(addr);
305         do {
306                 next = pgd_addr_end(addr, end);
307                 if (pgd_bad(*pgd))
308                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
309                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
310                 if (err)
311                         return err;
312         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
313
314         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
315                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
316
317         return 0;
318 }
319
320 int map_kernel_range(unsigned long start, unsigned long size, pgprot_t prot,
321                 struct page **pages)
322 {
323         int ret;
324
325         ret = map_kernel_range_noflush(start, size, prot, pages);
326         flush_cache_vmap(start, start + size);
327         return ret;
328 }
329
330 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
331 {
332         /*
333          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
334          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
335          * just put it in the vmalloc space.
336          */
337 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
338         unsigned long addr = (unsigned long)x;
339         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
340                 return 1;
341 #endif
342         return is_vmalloc_addr(x);
343 }
344
345 /*
346  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
347  */
348 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
349 {
350         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
351         struct page *page = NULL;
352         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
353         p4d_t *p4d;
354         pud_t *pud;
355         pmd_t *pmd;
356         pte_t *ptep, pte;
357
358         /*
359          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
360          * architectures that do not vmalloc module space
361          */
362         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
363
364         if (pgd_none(*pgd))
365                 return NULL;
366         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
367         if (p4d_none(*p4d))
368                 return NULL;
369         pud = pud_offset(p4d, addr);
370
371         /*
372          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
373          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
374          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
375          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
376          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
377          * no correct value to return for them.
378          */
379         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
380         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
381                 return NULL;
382         pmd = pmd_offset(pud, addr);
383         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
384         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
385                 return NULL;
386
387         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
388         pte = *ptep;
389         if (pte_present(pte))
390                 page = pte_page(pte);
391         pte_unmap(ptep);
392         return page;
393 }
394 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
395
396 /*
397  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
398  */
399 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
400 {
401         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
402 }
403 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
404
405
406 /*** Global kva allocator ***/
407
408 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
409 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
410
411
412 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
413 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
414 /* Export for kexec only */
415 LIST_HEAD(vmap_area_list);
416 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
417 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
418 static bool vmap_initialized __read_mostly;
419
420 /*
421  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
422  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
423  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
424  * free block.
425  */
426 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
427
428 /*
429  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
430  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
431  */
432 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
433
434 /*
435  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
436  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
437  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
438  * object is released.
439  *
440  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
441  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
442  * find a lowest match of free area.
443  */
444 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
445
446 /*
447  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
448  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
449  * to use more permissive allocation masks.
450  */
451 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
452
453 static __always_inline unsigned long
454 va_size(struct vmap_area *va)
455 {
456         return (va->va_end - va->va_start);
457 }
458
459 static __always_inline unsigned long
460 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
461 {
462         struct vmap_area *va;
463
464         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
465         return va ? va->subtree_max_size : 0;
466 }
467
468 /*
469  * Gets called when remove the node and rotate.
470  */
471 static __always_inline unsigned long
472 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
473 {
474         return max3(va_size(va),
475                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
476                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
477 }
478
479 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
480         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
481
482 static void purge_vmap_area_lazy(void);
483 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
484 static unsigned long lazy_max_pages(void);
485
486 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
487
488 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
489 {
490         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
491 }
492
493 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
494 {
495         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
496
497         while (n) {
498                 struct vmap_area *va;
499
500                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
501                 if (addr < va->va_start)
502                         n = n->rb_left;
503                 else if (addr >= va->va_end)
504                         n = n->rb_right;
505                 else
506                         return va;
507         }
508
509         return NULL;
510 }
511
512 /*
513  * This function returns back addresses of parent node
514  * and its left or right link for further processing.
515  *
516  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
517  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
518  * have to be declined and actually considered as a bug.
519  */
520 static __always_inline struct rb_node **
521 find_va_links(struct vmap_area *va,
522         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
523         struct rb_node **parent)
524 {
525         struct vmap_area *tmp_va;
526         struct rb_node **link;
527
528         if (root) {
529                 link = &root->rb_node;
530                 if (unlikely(!*link)) {
531                         *parent = NULL;
532                         return link;
533                 }
534         } else {
535                 link = &from;
536         }
537
538         /*
539          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
540          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
541          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
542          */
543         do {
544                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
545
546                 /*
547                  * During the traversal we also do some sanity check.
548                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
549                  * or full overlaps.
550                  */
551                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
552                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
553                         link = &(*link)->rb_left;
554                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
555                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
556                         link = &(*link)->rb_right;
557                 else {
558                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
559                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
560
561                         return NULL;
562                 }
563         } while (*link);
564
565         *parent = &tmp_va->rb_node;
566         return link;
567 }
568
569 static __always_inline struct list_head *
570 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
571 {
572         struct list_head *list;
573
574         if (unlikely(!parent))
575                 /*
576                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
577                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
578                  * there is no free vmap space. Normally it does not
579                  * happen but we handle this case anyway.
580                  */
581                 return NULL;
582
583         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
584         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
585 }
586
587 static __always_inline void
588 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
589         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
590 {
591         /*
592          * VA is still not in the list, but we can
593          * identify its future previous list_head node.
594          */
595         if (likely(parent)) {
596                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
597                 if (&parent->rb_right != link)
598                         head = head->prev;
599         }
600
601         /* Insert to the rb-tree */
602         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
603         if (root == &free_vmap_area_root) {
604                 /*
605                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
606                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
607                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
608                  * It is because of we populate the tree from the bottom
609                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
610                  *
611                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
612                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
613                  * the correct order later on.
614                  */
615                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
616                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
617                 va->subtree_max_size = 0;
618         } else {
619                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
620         }
621
622         /* Address-sort this list */
623         list_add(&va->list, head);
624 }
625
626 static __always_inline void
627 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
628 {
629         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
630                 return;
631
632         if (root == &free_vmap_area_root)
633                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
634                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
635         else
636                 rb_erase(&va->rb_node, root);
637
638         list_del(&va->list);
639         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
640 }
641
642 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
643 static void
644 augment_tree_propagate_check(void)
645 {
646         struct vmap_area *va;
647         unsigned long computed_size;
648
649         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
650                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
651                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
652                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
653                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
654         }
655 }
656 #endif
657
658 /*
659  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
660  * levels starting from VA point. The propagation must be done
661  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
662  * in case of newly inserting of VA to the tree.
663  *
664  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
665  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
666  * - After VA has been shrunk(allocation path);
667  * - After VA has been increased(merging path).
668  *
669  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
670  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
671  * to the root node.
672  *
673  *       4--8
674  *        /\
675  *       /  \
676  *      /    \
677  *    2--2  8--8
678  *
679  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
680  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
681  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
682  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
683  * node becomes 4--6.
684  */
685 static __always_inline void
686 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
687 {
688         /*
689          * Populate the tree from bottom towards the root until
690          * the calculated maximum available size of checked node
691          * is equal to its current one.
692          */
693         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
694
695 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
696         augment_tree_propagate_check();
697 #endif
698 }
699
700 static void
701 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
702         struct rb_root *root, struct list_head *head)
703 {
704         struct rb_node **link;
705         struct rb_node *parent;
706
707         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
708         if (link)
709                 link_va(va, root, parent, link, head);
710 }
711
712 static void
713 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
714         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
715         struct list_head *head)
716 {
717         struct rb_node **link;
718         struct rb_node *parent;
719
720         if (from)
721                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
722         else
723                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
724
725         if (link) {
726                 link_va(va, root, parent, link, head);
727                 augment_tree_propagate_from(va);
728         }
729 }
730
731 /*
732  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
733  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
734  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
735  * freed.
736  *
737  * Please note, it can return NULL in case of overlap
738  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
739  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
740  * ongoing.
741  */
742 static __always_inline struct vmap_area *
743 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
744         struct rb_root *root, struct list_head *head)
745 {
746         struct vmap_area *sibling;
747         struct list_head *next;
748         struct rb_node **link;
749         struct rb_node *parent;
750         bool merged = false;
751
752         /*
753          * Find a place in the tree where VA potentially will be
754          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
755          */
756         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
757         if (!link)
758                 return NULL;
759
760         /*
761          * Get next node of VA to check if merging can be done.
762          */
763         next = get_va_next_sibling(parent, link);
764         if (unlikely(next == NULL))
765                 goto insert;
766
767         /*
768          * start            end
769          * |                |
770          * |<------VA------>|<-----Next----->|
771          *                  |                |
772          *                  start            end
773          */
774         if (next != head) {
775                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
776                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
777                         sibling->va_start = va->va_start;
778
779                         /* Free vmap_area object. */
780                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
781
782                         /* Point to the new merged area. */
783                         va = sibling;
784                         merged = true;
785                 }
786         }
787
788         /*
789          * start            end
790          * |                |
791          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
792          *                  |                |
793          *                  start            end
794          */
795         if (next->prev != head) {
796                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
797                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
798                         /*
799                          * If both neighbors are coalesced, it is important
800                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
801                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
802                          * fully populated if a sibling's augmented value is
803                          * "normalized" because of rotation operations.
804                          */
805                         if (merged)
806                                 unlink_va(va, root);
807
808                         sibling->va_end = va->va_end;
809
810                         /* Free vmap_area object. */
811                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
812
813                         /* Point to the new merged area. */
814                         va = sibling;
815                         merged = true;
816                 }
817         }
818
819 insert:
820         if (!merged)
821                 link_va(va, root, parent, link, head);
822
823         /*
824          * Last step is to check and update the tree.
825          */
826         augment_tree_propagate_from(va);
827         return va;
828 }
829
830 static __always_inline bool
831 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
832         unsigned long align, unsigned long vstart)
833 {
834         unsigned long nva_start_addr;
835
836         if (va->va_start > vstart)
837                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
838         else
839                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
840
841         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
842         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
843                         nva_start_addr < vstart)
844                 return false;
845
846         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
847 }
848
849 /*
850  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
851  * that will accomplish the request corresponding to passing
852  * parameters.
853  */
854 static __always_inline struct vmap_area *
855 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
856         unsigned long align, unsigned long vstart)
857 {
858         struct vmap_area *va;
859         struct rb_node *node;
860         unsigned long length;
861
862         /* Start from the root. */
863         node = free_vmap_area_root.rb_node;
864
865         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
866         length = size + align - 1;
867
868         while (node) {
869                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
870
871                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
872                                 vstart < va->va_start) {
873                         node = node->rb_left;
874                 } else {
875                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
876                                 return va;
877
878                         /*
879                          * Does not make sense to go deeper towards the right
880                          * sub-tree if it does not have a free block that is
881                          * equal or bigger to the requested search length.
882                          */
883                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
884                                 node = node->rb_right;
885                                 continue;
886                         }
887
888                         /*
889                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
890                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
891                          * only once due to "vstart" restriction.
892                          */
893                         while ((node = rb_parent(node))) {
894                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
895                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
896                                         return va;
897
898                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
899                                                 vstart <= va->va_start) {
900                                         node = node->rb_right;
901                                         break;
902                                 }
903                         }
904                 }
905         }
906
907         return NULL;
908 }
909
910 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
911 #include <linux/random.h>
912
913 static struct vmap_area *
914 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
915         unsigned long align, unsigned long vstart)
916 {
917         struct vmap_area *va;
918
919         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
920                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
921                         continue;
922
923                 return va;
924         }
925
926         return NULL;
927 }
928
929 static void
930 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
931 {
932         struct vmap_area *va_1, *va_2;
933         unsigned long vstart;
934         unsigned int rnd;
935
936         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
937         vstart = VMALLOC_START + rnd;
938
939         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
940         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
941
942         if (va_1 != va_2)
943                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
944                         va_1, va_2, vstart);
945 }
946 #endif
947
948 enum fit_type {
949         NOTHING_FIT = 0,
950         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
951         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
952         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
953         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
954 };
955
956 static __always_inline enum fit_type
957 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
958         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
959 {
960         enum fit_type type;
961
962         /* Check if it is within VA. */
963         if (nva_start_addr < va->va_start ||
964                         nva_start_addr + size > va->va_end)
965                 return NOTHING_FIT;
966
967         /* Now classify. */
968         if (va->va_start == nva_start_addr) {
969                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
970                         type = FL_FIT_TYPE;
971                 else
972                         type = LE_FIT_TYPE;
973         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
974                 type = RE_FIT_TYPE;
975         } else {
976                 type = NE_FIT_TYPE;
977         }
978
979         return type;
980 }
981
982 static __always_inline int
983 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
984         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
985         enum fit_type type)
986 {
987         struct vmap_area *lva = NULL;
988
989         if (type == FL_FIT_TYPE) {
990                 /*
991                  * No need to split VA, it fully fits.
992                  *
993                  * |               |
994                  * V      NVA      V
995                  * |---------------|
996                  */
997                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
998                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
999         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1000                 /*
1001                  * Split left edge of fit VA.
1002                  *
1003                  * |       |
1004                  * V  NVA  V   R
1005                  * |-------|-------|
1006                  */
1007                 va->va_start += size;
1008         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1009                 /*
1010                  * Split right edge of fit VA.
1011                  *
1012                  *         |       |
1013                  *     L   V  NVA  V
1014                  * |-------|-------|
1015                  */
1016                 va->va_end = nva_start_addr;
1017         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1018                 /*
1019                  * Split no edge of fit VA.
1020                  *
1021                  *     |       |
1022                  *   L V  NVA  V R
1023                  * |---|-------|---|
1024                  */
1025                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1026                 if (unlikely(!lva)) {
1027                         /*
1028                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1029                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1030                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1031                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1032                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1033                          * are its main fitting cases.
1034                          *
1035                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1036                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1037                          * big free space that has to be split.
1038                          *
1039                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1040                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1041                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1042                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1043                          * split purpose. That is rare and most time does not
1044                          * occur.
1045                          *
1046                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1047                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1048                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1049                          * triggered to repeat one more time. See more details
1050                          * in alloc_vmap_area() function.
1051                          */
1052                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1053                         if (!lva)
1054                                 return -1;
1055                 }
1056
1057                 /*
1058                  * Build the remainder.
1059                  */
1060                 lva->va_start = va->va_start;
1061                 lva->va_end = nva_start_addr;
1062
1063                 /*
1064                  * Shrink this VA to remaining size.
1065                  */
1066                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1067         } else {
1068                 return -1;
1069         }
1070
1071         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1072                 augment_tree_propagate_from(va);
1073
1074                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1075                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1076                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1077         }
1078
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1084  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1085  */
1086 static __always_inline unsigned long
1087 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1088         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1089 {
1090         unsigned long nva_start_addr;
1091         struct vmap_area *va;
1092         enum fit_type type;
1093         int ret;
1094
1095         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1096         if (unlikely(!va))
1097                 return vend;
1098
1099         if (va->va_start > vstart)
1100                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1101         else
1102                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1103
1104         /* Check the "vend" restriction. */
1105         if (nva_start_addr + size > vend)
1106                 return vend;
1107
1108         /* Classify what we have found. */
1109         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1110         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1111                 return vend;
1112
1113         /* Update the free vmap_area. */
1114         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1115         if (ret)
1116                 return vend;
1117
1118 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1119         find_vmap_lowest_match_check(size);
1120 #endif
1121
1122         return nva_start_addr;
1123 }
1124
1125 /*
1126  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1127  */
1128 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1129 {
1130         /*
1131          * Remove from the busy tree/list.
1132          */
1133         spin_lock(&vmap_area_lock);
1134         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1135         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1136
1137         /*
1138          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1139          */
1140         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1141         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1142         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1147  * vstart and vend.
1148  */
1149 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1150                                 unsigned long align,
1151                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1152                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1153 {
1154         struct vmap_area *va, *pva;
1155         unsigned long addr;
1156         int purged = 0;
1157         int ret;
1158
1159         BUG_ON(!size);
1160         BUG_ON(offset_in_page(size));
1161         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1162
1163         if (unlikely(!vmap_initialized))
1164                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1165
1166         might_sleep();
1167         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1168
1169         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1170         if (unlikely(!va))
1171                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1172
1173         /*
1174          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1175          * to avoid false negatives.
1176          */
1177         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1178
1179 retry:
1180         /*
1181          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1182          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1183          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1184          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1185          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1186          * race until the below spinlock is taken.
1187          *
1188          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1189          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1190          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1191          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1192          *
1193          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1194          */
1195         pva = NULL;
1196
1197         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1198                 /*
1199                  * Even if it fails we do not really care about that.
1200                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1201                  * will refill the cache we allocate from.
1202                  */
1203                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1204
1205         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1206
1207         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1208                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1209
1210         /*
1211          * If an allocation fails, the "vend" address is
1212          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1213          */
1214         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1215         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1216
1217         if (unlikely(addr == vend))
1218                 goto overflow;
1219
1220         va->va_start = addr;
1221         va->va_end = addr + size;
1222         va->vm = NULL;
1223
1224
1225         spin_lock(&vmap_area_lock);
1226         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1227         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1228
1229         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1230         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1231         BUG_ON(va->va_end > vend);
1232
1233         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1234         if (ret) {
1235                 free_vmap_area(va);
1236                 return ERR_PTR(ret);
1237         }
1238
1239         return va;
1240
1241 overflow:
1242         if (!purged) {
1243                 purge_vmap_area_lazy();
1244                 purged = 1;
1245                 goto retry;
1246         }
1247
1248         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1249                 unsigned long freed = 0;
1250                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1251                 if (freed > 0) {
1252                         purged = 0;
1253                         goto retry;
1254                 }
1255         }
1256
1257         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1258                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1259                         size);
1260
1261         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1262         return ERR_PTR(-EBUSY);
1263 }
1264
1265 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1266 {
1267         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1268 }
1269 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1270
1271 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1272 {
1273         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1276
1277 /*
1278  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1279  * before attempting to purge with a TLB flush.
1280  *
1281  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1282  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1283  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1284  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1285  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1286  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1287  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1288  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1289  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1290  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1291  * becomes a problem on bigger systems.
1292  */
1293 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1294 {
1295         unsigned int log;
1296
1297         log = fls(num_online_cpus());
1298
1299         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1300 }
1301
1302 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1303
1304 /*
1305  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1306  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1307  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1308  */
1309 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1310
1311 /* for per-CPU blocks */
1312 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1313
1314 /*
1315  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1316  * immediately freed.
1317  */
1318 void set_iounmap_nonlazy(void)
1319 {
1320         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1321 }
1322
1323 /*
1324  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1325  */
1326 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1327 {
1328         unsigned long resched_threshold;
1329         struct llist_node *valist;
1330         struct vmap_area *va;
1331         struct vmap_area *n_va;
1332
1333         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1334
1335         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1336         if (unlikely(valist == NULL))
1337                 return false;
1338
1339         /*
1340          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1341          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1342          */
1343         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1344                 if (va->va_start < start)
1345                         start = va->va_start;
1346                 if (va->va_end > end)
1347                         end = va->va_end;
1348         }
1349
1350         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1351         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1352
1353         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1354         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1355                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1356                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1357                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1358
1359                 /*
1360                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1361                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1362                  * anything.
1363                  */
1364                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1365                                             &free_vmap_area_list);
1366
1367                 if (!va)
1368                         continue;
1369
1370                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1371                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1372                                               va->va_start, va->va_end);
1373
1374                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1375
1376                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1377                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1378         }
1379         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1380         return true;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1385  * is already purging.
1386  */
1387 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1388 {
1389         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1390                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1391                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1397  */
1398 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1399 {
1400         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1401         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1402         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1403         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1408  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1409  * previously.
1410  */
1411 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1412 {
1413         unsigned long nr_lazy;
1414
1415         spin_lock(&vmap_area_lock);
1416         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1417         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1418
1419         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1420                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1421
1422         /* After this point, we may free va at any time */
1423         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1424
1425         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1426                 try_purge_vmap_area_lazy();
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Free and unmap a vmap area
1431  */
1432 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1433 {
1434         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1435         unmap_kernel_range_noflush(va->va_start, va->va_end - va->va_start);
1436         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1437                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1438
1439         free_vmap_area_noflush(va);
1440 }
1441
1442 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1443 {
1444         struct vmap_area *va;
1445
1446         spin_lock(&vmap_area_lock);
1447         va = __find_vmap_area(addr);
1448         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1449
1450         return va;
1451 }
1452
1453 /*** Per cpu kva allocator ***/
1454
1455 /*
1456  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1457  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1458  */
1459 /*
1460  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1461  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1462  * instead (we just need a rough idea)
1463  */
1464 #if BITS_PER_LONG == 32
1465 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1466 #else
1467 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1468 #endif
1469
1470 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1471 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1472 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1473 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1474 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1475 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1476 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1477                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1478                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1479                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1480
1481 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1482
1483 struct vmap_block_queue {
1484         spinlock_t lock;
1485         struct list_head free;
1486 };
1487
1488 struct vmap_block {
1489         spinlock_t lock;
1490         struct vmap_area *va;
1491         unsigned long free, dirty;
1492         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1493         struct list_head free_list;
1494         struct rcu_head rcu_head;
1495         struct list_head purge;
1496 };
1497
1498 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1499 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1500
1501 /*
1502  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1503  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1504  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1505  */
1506 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1507
1508 /*
1509  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1510  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1511  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1512  * big problem.
1513  */
1514
1515 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1516 {
1517         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1518         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1519         return addr;
1520 }
1521
1522 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1523 {
1524         unsigned long addr;
1525
1526         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1527         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1528         return (void *)addr;
1529 }
1530
1531 /**
1532  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1533  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1534  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1535  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1536  *
1537  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1538  */
1539 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1540 {
1541         struct vmap_block_queue *vbq;
1542         struct vmap_block *vb;
1543         struct vmap_area *va;
1544         unsigned long vb_idx;
1545         int node, err, cpu;
1546         void *vaddr;
1547
1548         node = numa_node_id();
1549
1550         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1551                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1552         if (unlikely(!vb))
1553                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1554
1555         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1556                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1557                                         node, gfp_mask);
1558         if (IS_ERR(va)) {
1559                 kfree(vb);
1560                 return ERR_CAST(va);
1561         }
1562
1563         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1564         spin_lock_init(&vb->lock);
1565         vb->va = va;
1566         /* At least something should be left free */
1567         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1568         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1569         vb->dirty = 0;
1570         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1571         vb->dirty_max = 0;
1572         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1573
1574         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1575         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1576         if (err) {
1577                 kfree(vb);
1578                 free_vmap_area(va);
1579                 return ERR_PTR(err);
1580         }
1581
1582         cpu = get_cpu_light();
1583         vbq = this_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
1584         spin_lock(&vbq->lock);
1585         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1586         spin_unlock(&vbq->lock);
1587         put_cpu_light();
1588
1589         return vaddr;
1590 }
1591
1592 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1593 {
1594         struct vmap_block *tmp;
1595
1596         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1597         BUG_ON(tmp != vb);
1598
1599         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1600         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1601 }
1602
1603 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1604 {
1605         LIST_HEAD(purge);
1606         struct vmap_block *vb;
1607         struct vmap_block *n_vb;
1608         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1609
1610         rcu_read_lock();
1611         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1612
1613                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1614                         continue;
1615
1616                 spin_lock(&vb->lock);
1617                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1618                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1619                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1620                         vb->dirty_min = 0;
1621                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1622                         spin_lock(&vbq->lock);
1623                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1624                         spin_unlock(&vbq->lock);
1625                         spin_unlock(&vb->lock);
1626                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1627                 } else
1628                         spin_unlock(&vb->lock);
1629         }
1630         rcu_read_unlock();
1631
1632         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1633                 list_del(&vb->purge);
1634                 free_vmap_block(vb);
1635         }
1636 }
1637
1638 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1639 {
1640         int cpu;
1641
1642         for_each_possible_cpu(cpu)
1643                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1644 }
1645
1646 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1647 {
1648         struct vmap_block_queue *vbq;
1649         struct vmap_block *vb;
1650         void *vaddr = NULL;
1651         unsigned int order;
1652         int cpu;
1653
1654         BUG_ON(offset_in_page(size));
1655         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1656         if (WARN_ON(size == 0)) {
1657                 /*
1658                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1659                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1660                  * early.
1661                  */
1662                 return NULL;
1663         }
1664         order = get_order(size);
1665
1666         rcu_read_lock();
1667         cpu = get_cpu_light();
1668         vbq = this_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
1669         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1670                 unsigned long pages_off;
1671
1672                 spin_lock(&vb->lock);
1673                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1674                         spin_unlock(&vb->lock);
1675                         continue;
1676                 }
1677
1678                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1679                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1680                 vb->free -= 1UL << order;
1681                 if (vb->free == 0) {
1682                         spin_lock(&vbq->lock);
1683                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1684                         spin_unlock(&vbq->lock);
1685                 }
1686
1687                 spin_unlock(&vb->lock);
1688                 break;
1689         }
1690
1691         put_cpu_light();
1692         rcu_read_unlock();
1693
1694         /* Allocate new block if nothing was found */
1695         if (!vaddr)
1696                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1697
1698         return vaddr;
1699 }
1700
1701 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
1702 {
1703         unsigned long offset;
1704         unsigned int order;
1705         struct vmap_block *vb;
1706
1707         BUG_ON(offset_in_page(size));
1708         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1709
1710         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
1711
1712         order = get_order(size);
1713         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
1714         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
1715
1716         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
1717
1718         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1719                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
1720
1721         spin_lock(&vb->lock);
1722
1723         /* Expand dirty range */
1724         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1725         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1726
1727         vb->dirty += 1UL << order;
1728         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1729                 BUG_ON(vb->free);
1730                 spin_unlock(&vb->lock);
1731                 free_vmap_block(vb);
1732         } else
1733                 spin_unlock(&vb->lock);
1734 }
1735
1736 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1737 {
1738         int cpu;
1739
1740         if (unlikely(!vmap_initialized))
1741                 return;
1742
1743         might_sleep();
1744
1745         for_each_possible_cpu(cpu) {
1746                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1747                 struct vmap_block *vb;
1748
1749                 rcu_read_lock();
1750                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1751                         spin_lock(&vb->lock);
1752                         if (vb->dirty) {
1753                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1754                                 unsigned long s, e;
1755
1756                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1757                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1758
1759                                 start = min(s, start);
1760                                 end   = max(e, end);
1761
1762                                 flush = 1;
1763                         }
1764                         spin_unlock(&vb->lock);
1765                 }
1766                 rcu_read_unlock();
1767         }
1768
1769         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1770         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1771         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1772                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1773         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1774 }
1775
1776 /**
1777  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1778  *
1779  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1780  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1781  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1782  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1783  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1784  *
1785  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1786  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1787  * from the vmap layer.
1788  */
1789 void vm_unmap_aliases(void)
1790 {
1791         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1792         int flush = 0;
1793
1794         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1797
1798 /**
1799  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1800  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1801  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1802  */
1803 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1804 {
1805         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1806         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1807         struct vmap_area *va;
1808
1809         might_sleep();
1810         BUG_ON(!addr);
1811         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1812         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1813         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1814
1815         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1816
1817         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1818                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1819                 vb_free(addr, size);
1820                 return;
1821         }
1822
1823         va = find_vmap_area(addr);
1824         BUG_ON(!va);
1825         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1826                                     (va->va_end - va->va_start));
1827         free_unmap_vmap_area(va);
1828 }
1829 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1830
1831 /**
1832  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1833  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1834  * @count: number of pages
1835  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1836  *
1837  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1838  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1839  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1840  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1841  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1842  *
1843  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1844  */
1845 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
1846 {
1847         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1848         unsigned long addr;
1849         void *mem;
1850
1851         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1852                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1853                 if (IS_ERR(mem))
1854                         return NULL;
1855                 addr = (unsigned long)mem;
1856         } else {
1857                 struct vmap_area *va;
1858                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1859                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1860                 if (IS_ERR(va))
1861                         return NULL;
1862
1863                 addr = va->va_start;
1864                 mem = (void *)addr;
1865         }
1866
1867         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1868
1869         if (map_kernel_range(addr, size, PAGE_KERNEL, pages) < 0) {
1870                 vm_unmap_ram(mem, count);
1871                 return NULL;
1872         }
1873         return mem;
1874 }
1875 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1876
1877 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1878
1879 /**
1880  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1881  * @vm: vm_struct to add
1882  *
1883  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1884  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1885  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1886  *
1887  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1888  */
1889 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1890 {
1891         struct vm_struct *tmp, **p;
1892
1893         BUG_ON(vmap_initialized);
1894         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1895                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1896                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1897                         break;
1898                 } else
1899                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1900         }
1901         vm->next = *p;
1902         *p = vm;
1903 }
1904
1905 /**
1906  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1907  * @vm: vm_struct to register
1908  * @align: requested alignment
1909  *
1910  * This function is used to register kernel vm area before
1911  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1912  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1913  * vm->addr contains the allocated address.
1914  *
1915  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1916  */
1917 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1918 {
1919         static size_t vm_init_off __initdata;
1920         unsigned long addr;
1921
1922         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1923         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1924
1925         vm->addr = (void *)addr;
1926
1927         vm_area_add_early(vm);
1928 }
1929
1930 static void vmap_init_free_space(void)
1931 {
1932         unsigned long vmap_start = 1;
1933         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1934         struct vmap_area *busy, *free;
1935
1936         /*
1937          *     B     F     B     B     B     F
1938          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1939          *  |           The KVA space           |
1940          *  |<--------------------------------->|
1941          */
1942         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1943                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1944                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1945                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1946                                 free->va_start = vmap_start;
1947                                 free->va_end = busy->va_start;
1948
1949                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1950                                         &free_vmap_area_root,
1951                                                 &free_vmap_area_list);
1952                         }
1953                 }
1954
1955                 vmap_start = busy->va_end;
1956         }
1957
1958         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1959                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1960                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1961                         free->va_start = vmap_start;
1962                         free->va_end = vmap_end;
1963
1964                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1965                                 &free_vmap_area_root,
1966                                         &free_vmap_area_list);
1967                 }
1968         }
1969 }
1970
1971 void __init vmalloc_init(void)
1972 {
1973         struct vmap_area *va;
1974         struct vm_struct *tmp;
1975         int i;
1976
1977         /*
1978          * Create the cache for vmap_area objects.
1979          */
1980         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1981
1982         for_each_possible_cpu(i) {
1983                 struct vmap_block_queue *vbq;
1984                 struct vfree_deferred *p;
1985
1986                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1987                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1988                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1989                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1990                 init_llist_head(&p->list);
1991                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1992         }
1993
1994         /* Import existing vmlist entries. */
1995         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1996                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1997                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1998                         continue;
1999
2000                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2001                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2002                 va->vm = tmp;
2003                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2004         }
2005
2006         /*
2007          * Now we can initialize a free vmap space.
2008          */
2009         vmap_init_free_space();
2010         vmap_initialized = true;
2011 }
2012
2013 /**
2014  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2015  * @addr: start of the VM area to unmap
2016  * @size: size of the VM area to unmap
2017  *
2018  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2019  * the unmapping and tlb after.
2020  */
2021 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2022 {
2023         unsigned long end = addr + size;
2024
2025         flush_cache_vunmap(addr, end);
2026         unmap_kernel_range_noflush(addr, size);
2027         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2028 }
2029
2030 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2031         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2032 {
2033         vm->flags = flags;
2034         vm->addr = (void *)va->va_start;
2035         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2036         vm->caller = caller;
2037         va->vm = vm;
2038 }
2039
2040 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2041                               unsigned long flags, const void *caller)
2042 {
2043         spin_lock(&vmap_area_lock);
2044         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2045         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2046 }
2047
2048 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2049 {
2050         /*
2051          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2052          * we should make sure that vm has proper values.
2053          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2054          */
2055         smp_wmb();
2056         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2057 }
2058
2059 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2060                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2061                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2062 {
2063         struct vmap_area *va;
2064         struct vm_struct *area;
2065         unsigned long requested_size = size;
2066
2067         BUG_ON(in_interrupt());
2068         size = PAGE_ALIGN(size);
2069         if (unlikely(!size))
2070                 return NULL;
2071
2072         if (flags & VM_IOREMAP)
2073                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2074                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2075
2076         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2077         if (unlikely(!area))
2078                 return NULL;
2079
2080         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2081                 size += PAGE_SIZE;
2082
2083         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2084         if (IS_ERR(va)) {
2085                 kfree(area);
2086                 return NULL;
2087         }
2088
2089         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2090
2091         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2092
2093         return area;
2094 }
2095
2096 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2097                                        unsigned long start, unsigned long end,
2098                                        const void *caller)
2099 {
2100         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2101                                   GFP_KERNEL, caller);
2102 }
2103
2104 /**
2105  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2106  * @size:        size of the area
2107  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2108  *
2109  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2110  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2111  * on success or %NULL on failure.
2112  *
2113  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2114  */
2115 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2116 {
2117         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2118                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2119                                   __builtin_return_address(0));
2120 }
2121
2122 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2123                                 const void *caller)
2124 {
2125         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2126                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2127 }
2128
2129 /**
2130  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2131  * @addr:         base address
2132  *
2133  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2134  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2135  * pointer valid.
2136  *
2137  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2138  */
2139 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2140 {
2141         struct vmap_area *va;
2142
2143         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2144         if (!va)
2145                 return NULL;
2146
2147         return va->vm;
2148 }
2149
2150 /**
2151  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2152  * @addr:           base address
2153  *
2154  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2155  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2156  * on SMP machines, except for its size or flags.
2157  *
2158  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2159  */
2160 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2161 {
2162         struct vmap_area *va;
2163
2164         might_sleep();
2165
2166         spin_lock(&vmap_area_lock);
2167         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2168         if (va && va->vm) {
2169                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2170
2171                 va->vm = NULL;
2172                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2173
2174                 kasan_free_shadow(vm);
2175                 free_unmap_vmap_area(va);
2176
2177                 return vm;
2178         }
2179
2180         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2181         return NULL;
2182 }
2183
2184 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2185                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2186 {
2187         int i;
2188
2189         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2190                 if (page_address(area->pages[i]))
2191                         set_direct_map(area->pages[i]);
2192 }
2193
2194 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2195 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2196 {
2197         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2198         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2199         int flush_dmap = 0;
2200         int i;
2201
2202         remove_vm_area(area->addr);
2203
2204         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2205         if (!flush_reset)
2206                 return;
2207
2208         /*
2209          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2210          * return.
2211          */
2212         if (!deallocate_pages) {
2213                 vm_unmap_aliases();
2214                 return;
2215         }
2216
2217         /*
2218          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2219          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2220          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2221          */
2222         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2223                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2224                 if (addr) {
2225                         start = min(addr, start);
2226                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2227                         flush_dmap = 1;
2228                 }
2229         }
2230
2231         /*
2232          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2233          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2234          * reset the direct map permissions to the default.
2235          */
2236         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2237         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2238         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2239 }
2240
2241 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2242 {
2243         struct vm_struct *area;
2244
2245         if (!addr)
2246                 return;
2247
2248         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2249                         addr))
2250                 return;
2251
2252         area = find_vm_area(addr);
2253         if (unlikely(!area)) {
2254                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2255                                 addr);
2256                 return;
2257         }
2258
2259         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2260         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2261
2262         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2263
2264         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2265
2266         if (deallocate_pages) {
2267                 int i;
2268
2269                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2270                         struct page *page = area->pages[i];
2271
2272                         BUG_ON(!page);
2273                         __free_pages(page, 0);
2274                 }
2275                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2276
2277                 kvfree(area->pages);
2278         }
2279
2280         kfree(area);
2281         return;
2282 }
2283
2284 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2285 {
2286         /*
2287          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2288          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2289          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2290          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2291          */
2292         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2293
2294         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2295                 schedule_work(&p->wq);
2296 }
2297
2298 /**
2299  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2300  * @addr:         memory base address
2301  *
2302  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2303  * except NMIs.
2304  */
2305 void vfree_atomic(const void *addr)
2306 {
2307         BUG_ON(in_nmi());
2308
2309         kmemleak_free(addr);
2310
2311         if (!addr)
2312                 return;
2313         __vfree_deferred(addr);
2314 }
2315
2316 static void __vfree(const void *addr)
2317 {
2318         if (unlikely(in_interrupt()))
2319                 __vfree_deferred(addr);
2320         else
2321                 __vunmap(addr, 1);
2322 }
2323
2324 /**
2325  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2326  * @addr:  Memory base address
2327  *
2328  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2329  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2330  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2331  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2332  *
2333  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2334  *
2335  * Context:
2336  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2337  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2338  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2339  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea).
2340  */
2341 void vfree(const void *addr)
2342 {
2343         BUG_ON(in_nmi());
2344
2345         kmemleak_free(addr);
2346
2347         might_sleep_if(!in_interrupt());
2348
2349         if (!addr)
2350                 return;
2351
2352         __vfree(addr);
2353 }
2354 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2355
2356 /**
2357  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2358  * @addr:   memory base address
2359  *
2360  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2361  * which was created from the page array passed to vmap().
2362  *
2363  * Must not be called in interrupt context.
2364  */
2365 void vunmap(const void *addr)
2366 {
2367         BUG_ON(in_interrupt());
2368         might_sleep();
2369         if (addr)
2370                 __vunmap(addr, 0);
2371 }
2372 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2373
2374 /**
2375  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2376  * @pages: array of page pointers
2377  * @count: number of pages to map
2378  * @flags: vm_area->flags
2379  * @prot: page protection for the mapping
2380  *
2381  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2382  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2383  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2384  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2385  * vfree() is called on the return value.
2386  *
2387  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2388  */
2389 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2390            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2391 {
2392         struct vm_struct *area;
2393         unsigned long size;             /* In bytes */
2394
2395         might_sleep();
2396
2397         if (count > totalram_pages())
2398                 return NULL;
2399
2400         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2401         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2402         if (!area)
2403                 return NULL;
2404
2405         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, size, pgprot_nx(prot),
2406                         pages) < 0) {
2407                 vunmap(area->addr);
2408                 return NULL;
2409         }
2410
2411         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2412                 area->pages = pages;
2413                 area->nr_pages = count;
2414         }
2415         return area->addr;
2416 }
2417 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2418
2419 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2420 struct vmap_pfn_data {
2421         unsigned long   *pfns;
2422         pgprot_t        prot;
2423         unsigned int    idx;
2424 };
2425
2426 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2427 {
2428         struct vmap_pfn_data *data = private;
2429
2430         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2431                 return -EINVAL;
2432         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2433         return 0;
2434 }
2435
2436 /**
2437  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2438  * @pfns: array of PFNs
2439  * @count: number of pages to map
2440  * @prot: page protection for the mapping
2441  *
2442  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2443  * the start address of the mapping.
2444  */
2445 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2446 {
2447         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2448         struct vm_struct *area;
2449
2450         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2451                         __builtin_return_address(0));
2452         if (!area)
2453                 return NULL;
2454         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2455                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2456                 free_vm_area(area);
2457                 return NULL;
2458         }
2459         return area->addr;
2460 }
2461 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2462 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2463
2464 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2465                                  pgprot_t prot, int node)
2466 {
2467         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2468         unsigned int nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2469         unsigned int array_size = nr_pages * sizeof(struct page *), i;
2470         struct page **pages;
2471
2472         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2473         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2474                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2475
2476         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2477         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2478                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2479                                         area->caller);
2480         } else {
2481                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2482         }
2483
2484         if (!pages) {
2485                 remove_vm_area(area->addr);
2486                 kfree(area);
2487                 return NULL;
2488         }
2489
2490         area->pages = pages;
2491         area->nr_pages = nr_pages;
2492
2493         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2494                 struct page *page;
2495
2496                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2497                         page = alloc_page(gfp_mask);
2498                 else
2499                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
2500
2501                 if (unlikely(!page)) {
2502                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vfree() */
2503                         area->nr_pages = i;
2504                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2505                         goto fail;
2506                 }
2507                 area->pages[i] = page;
2508                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2509                         cond_resched();
2510         }
2511         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2512
2513         if (map_kernel_range((unsigned long)area->addr, get_vm_area_size(area),
2514                         prot, pages) < 0)
2515                 goto fail;
2516
2517         return area->addr;
2518
2519 fail:
2520         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2521                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2522                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2523         __vfree(area->addr);
2524         return NULL;
2525 }
2526
2527 /**
2528  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2529  * @size:                 allocation size
2530  * @align:                desired alignment
2531  * @start:                vm area range start
2532  * @end:                  vm area range end
2533  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2534  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2535  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2536  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2537  * @caller:               caller's return address
2538  *
2539  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2540  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2541  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2542  *
2543  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2544  */
2545 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2546                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2547                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2548                         const void *caller)
2549 {
2550         struct vm_struct *area;
2551         void *addr;
2552         unsigned long real_size = size;
2553
2554         size = PAGE_ALIGN(size);
2555         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2556                 goto fail;
2557
2558         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2559                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2560         if (!area)
2561                 goto fail;
2562
2563         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2564         if (!addr)
2565                 return NULL;
2566
2567         /*
2568          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2569          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2570          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2571          */
2572         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2573
2574         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2575
2576         return addr;
2577
2578 fail:
2579         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2580                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2581         return NULL;
2582 }
2583
2584 /**
2585  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2586  * @size:           allocation size
2587  * @align:          desired alignment
2588  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2589  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2590  * @caller:         caller's return address
2591  *
2592  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
2593  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
2594  *
2595  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2596  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2597  *
2598  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2599  * with mm people.
2600  *
2601  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2602  */
2603 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2604                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
2605 {
2606         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2607                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
2608 }
2609 /*
2610  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2611  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2612  * than that.
2613  */
2614 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2615 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
2616 #endif
2617
2618 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2619 {
2620         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
2621                                 __builtin_return_address(0));
2622 }
2623 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2624
2625 /**
2626  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2627  * @size:    allocation size
2628  *
2629  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2630  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2631  *
2632  * For tight control over page level allocator and protection flags
2633  * use __vmalloc() instead.
2634  *
2635  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2636  */
2637 void *vmalloc(unsigned long size)
2638 {
2639         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
2640                                 __builtin_return_address(0));
2641 }
2642 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2643
2644 /**
2645  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2646  * @size:    allocation size
2647  *
2648  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2649  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2650  * The memory allocated is set to zero.
2651  *
2652  * For tight control over page level allocator and protection flags
2653  * use __vmalloc() instead.
2654  *
2655  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2656  */
2657 void *vzalloc(unsigned long size)
2658 {
2659         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
2660                                 __builtin_return_address(0));
2661 }
2662 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2663
2664 /**
2665  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2666  * @size: allocation size
2667  *
2668  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2669  * without leaking data.
2670  *
2671  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2672  */
2673 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2674 {
2675         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2676                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2677                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2678                                     __builtin_return_address(0));
2679 }
2680 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2681
2682 /**
2683  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2684  * @size:         allocation size
2685  * @node:         numa node
2686  *
2687  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2688  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2689  *
2690  * For tight control over page level allocator and protection flags
2691  * use __vmalloc() instead.
2692  *
2693  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2694  */
2695 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2696 {
2697         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
2698                         __builtin_return_address(0));
2699 }
2700 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2701
2702 /**
2703  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2704  * @size:       allocation size
2705  * @node:       numa node
2706  *
2707  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2708  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2709  * The memory allocated is set to zero.
2710  *
2711  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2712  */
2713 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2714 {
2715         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
2716                                 __builtin_return_address(0));
2717 }
2718 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2719
2720 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2721 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2722 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2723 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2724 #else
2725 /*
2726  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2727  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2728  */
2729 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2730 #endif
2731
2732 /**
2733  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2734  * @size:       allocation size
2735  *
2736  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2737  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2738  *
2739  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2740  */
2741 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2742 {
2743         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
2744                         __builtin_return_address(0));
2745 }
2746 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2747
2748 /**
2749  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2750  * @size:            allocation size
2751  *
2752  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2753  * mapped to userspace without leaking data.
2754  *
2755  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2756  */
2757 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2758 {
2759         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2760                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2761                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2762                                     __builtin_return_address(0));
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2765
2766 /*
2767  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2768  * If the page is not present, fill zero.
2769  */
2770
2771 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2772 {
2773         struct page *p;
2774         int copied = 0;
2775
2776         while (count) {
2777                 unsigned long offset, length;
2778
2779                 offset = offset_in_page(addr);
2780                 length = PAGE_SIZE - offset;
2781                 if (length > count)
2782                         length = count;
2783                 p = vmalloc_to_page(addr);
2784                 /*
2785                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2786                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2787                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2788                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2789                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2790                  */
2791                 if (p) {
2792                         /*
2793                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2794                          * function description)
2795                          */
2796                         void *map = kmap_atomic(p);
2797                         memcpy(buf, map + offset, length);
2798                         kunmap_atomic(map);
2799                 } else
2800                         memset(buf, 0, length);
2801
2802                 addr += length;
2803                 buf += length;
2804                 copied += length;
2805                 count -= length;
2806         }
2807         return copied;
2808 }
2809
2810 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2811 {
2812         struct page *p;
2813         int copied = 0;
2814
2815         while (count) {
2816                 unsigned long offset, length;
2817
2818                 offset = offset_in_page(addr);
2819                 length = PAGE_SIZE - offset;
2820                 if (length > count)
2821                         length = count;
2822                 p = vmalloc_to_page(addr);
2823                 /*
2824                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2825                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2826                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2827                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2828                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2829                  */
2830                 if (p) {
2831                         /*
2832                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2833                          * function description)
2834                          */
2835                         void *map = kmap_atomic(p);
2836                         memcpy(map + offset, buf, length);
2837                         kunmap_atomic(map);
2838                 }
2839                 addr += length;
2840                 buf += length;
2841                 copied += length;
2842                 count -= length;
2843         }
2844         return copied;
2845 }
2846
2847 /**
2848  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2849  * @buf:     buffer for reading data
2850  * @addr:    vm address.
2851  * @count:   number of bytes to be read.
2852  *
2853  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2854  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2855  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2856  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2857  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2858  *
2859  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2860  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2861  *
2862  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2863  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2864  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2865  * any information, as /dev/kmem.
2866  *
2867  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2868  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2869  * include any intersection with valid vmalloc area
2870  */
2871 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2872 {
2873         struct vmap_area *va;
2874         struct vm_struct *vm;
2875         char *vaddr, *buf_start = buf;
2876         unsigned long buflen = count;
2877         unsigned long n;
2878
2879         /* Don't allow overflow */
2880         if ((unsigned long) addr + count < count)
2881                 count = -(unsigned long) addr;
2882
2883         spin_lock(&vmap_area_lock);
2884         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2885                 if (!count)
2886                         break;
2887
2888                 if (!va->vm)
2889                         continue;
2890
2891                 vm = va->vm;
2892                 vaddr = (char *) vm->addr;
2893                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2894                         continue;
2895                 while (addr < vaddr) {
2896                         if (count == 0)
2897                                 goto finished;
2898                         *buf = '\0';
2899                         buf++;
2900                         addr++;
2901                         count--;
2902                 }
2903                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2904                 if (n > count)
2905                         n = count;
2906                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2907                         aligned_vread(buf, addr, n);
2908                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2909                         memset(buf, 0, n);
2910                 buf += n;
2911                 addr += n;
2912                 count -= n;
2913         }
2914 finished:
2915         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2916
2917         if (buf == buf_start)
2918                 return 0;
2919         /* zero-fill memory holes */
2920         if (buf != buf_start + buflen)
2921                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2922
2923         return buflen;
2924 }
2925
2926 /**
2927  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2928  * @buf:      buffer for source data
2929  * @addr:     vm address.
2930  * @count:    number of bytes to be read.
2931  *
2932  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2933  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2934  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2935  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2936  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2937  *
2938  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2939  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2940  *
2941  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2942  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2943  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2944  * any information, as /dev/kmem.
2945  *
2946  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2947  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2948  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2949  */
2950 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2951 {
2952         struct vmap_area *va;
2953         struct vm_struct *vm;
2954         char *vaddr;
2955         unsigned long n, buflen;
2956         int copied = 0;
2957
2958         /* Don't allow overflow */
2959         if ((unsigned long) addr + count < count)
2960                 count = -(unsigned long) addr;
2961         buflen = count;
2962
2963         spin_lock(&vmap_area_lock);
2964         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2965                 if (!count)
2966                         break;
2967
2968                 if (!va->vm)
2969                         continue;
2970
2971                 vm = va->vm;
2972                 vaddr = (char *) vm->addr;
2973                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2974                         continue;
2975                 while (addr < vaddr) {
2976                         if (count == 0)
2977                                 goto finished;
2978                         buf++;
2979                         addr++;
2980                         count--;
2981                 }
2982                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2983                 if (n > count)
2984                         n = count;
2985                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2986                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2987                         copied++;
2988                 }
2989                 buf += n;
2990                 addr += n;
2991                 count -= n;
2992         }
2993 finished:
2994         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2995         if (!copied)
2996                 return 0;
2997         return buflen;
2998 }
2999
3000 /**
3001  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3002  * @vma:                vma to cover
3003  * @uaddr:              target user address to start at
3004  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3005  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3006  * @size:               size of map area
3007  *
3008  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3009  *
3010  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3011  * and that it is big enough to cover the range starting at
3012  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3013  * met.
3014  *
3015  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3016  */
3017 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3018                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3019                                 unsigned long size)
3020 {
3021         struct vm_struct *area;
3022         unsigned long off;
3023         unsigned long end_index;
3024
3025         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3026                 return -EINVAL;
3027
3028         size = PAGE_ALIGN(size);
3029
3030         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3031                 return -EINVAL;
3032
3033         area = find_vm_area(kaddr);
3034         if (!area)
3035                 return -EINVAL;
3036
3037         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3038                 return -EINVAL;
3039
3040         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3041             end_index > get_vm_area_size(area))
3042                 return -EINVAL;
3043         kaddr += off;
3044
3045         do {
3046                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3047                 int ret;
3048
3049                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3050                 if (ret)
3051                         return ret;
3052
3053                 uaddr += PAGE_SIZE;
3054                 kaddr += PAGE_SIZE;
3055                 size -= PAGE_SIZE;
3056         } while (size > 0);
3057
3058         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3059
3060         return 0;
3061 }
3062 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3063
3064 /**
3065  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3066  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3067  * @addr:               vmalloc memory
3068  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3069  *
3070  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3071  *
3072  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3073  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3074  * that criteria isn't met.
3075  *
3076  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3077  */
3078 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3079                                                 unsigned long pgoff)
3080 {
3081         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3082                                            addr, pgoff,
3083                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3084 }
3085 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3086
3087 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3088 {
3089         struct vm_struct *ret;
3090         ret = remove_vm_area(area->addr);
3091         BUG_ON(ret != area);
3092         kfree(area);
3093 }
3094 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3095
3096 #ifdef CONFIG_SMP
3097 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3098 {
3099         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3100 }
3101
3102 /**
3103  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3104  * @addr: target address
3105  *
3106  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3107  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3108  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3109  *   if there are no any areas before @addr.
3110  */
3111 static struct vmap_area *
3112 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3113 {
3114         struct vmap_area *va, *tmp;
3115         struct rb_node *n;
3116
3117         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3118         va = NULL;
3119
3120         while (n) {
3121                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3122                 if (tmp->va_start <= addr) {
3123                         va = tmp;
3124                         if (tmp->va_end >= addr)
3125                                 break;
3126
3127                         n = n->rb_right;
3128                 } else {
3129                         n = n->rb_left;
3130                 }
3131         }
3132
3133         return va;
3134 }
3135
3136 /**
3137  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3138  * of free block below VMALLOC_END
3139  * @va:
3140  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3141  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3142  *
3143  * Returns: determined end address within vmap_area
3144  */
3145 static unsigned long
3146 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3147 {
3148         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3149         unsigned long addr;
3150
3151         if (likely(*va)) {
3152                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3153                                 &free_vmap_area_list, list) {
3154                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3155                         if ((*va)->va_start < addr)
3156                                 return addr;
3157                 }
3158         }
3159
3160         return 0;
3161 }
3162
3163 /**
3164  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3165  * @offsets: array containing offset of each area
3166  * @sizes: array containing size of each area
3167  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3168  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3169  *
3170  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3171  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3172  *
3173  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3174  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3175  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3176  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3177  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3178  * areas are allocated from top.
3179  *
3180  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3181  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3182  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3183  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3184  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3185  * and the result is returned.
3186  */
3187 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3188                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3189                                      size_t align)
3190 {
3191         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3192         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3193         struct vmap_area **vas, *va;
3194         struct vm_struct **vms;
3195         int area, area2, last_area, term_area;
3196         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3197         bool purged = false;
3198         enum fit_type type;
3199
3200         /* verify parameters and allocate data structures */
3201         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3202         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3203                 start = offsets[area];
3204                 end = start + sizes[area];
3205
3206                 /* is everything aligned properly? */
3207                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3208                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3209
3210                 /* detect the area with the highest address */
3211                 if (start > offsets[last_area])
3212                         last_area = area;
3213
3214                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3215                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3216                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3217
3218                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3219                 }
3220         }
3221         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3222
3223         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3224                 WARN_ON(true);
3225                 return NULL;
3226         }
3227
3228         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3229         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3230         if (!vas || !vms)
3231                 goto err_free2;
3232
3233         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3234                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3235                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3236                 if (!vas[area] || !vms[area])
3237                         goto err_free;
3238         }
3239 retry:
3240         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3241
3242         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3243         area = term_area = last_area;
3244         start = offsets[area];
3245         end = start + sizes[area];
3246
3247         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3248         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3249
3250         while (true) {
3251                 /*
3252                  * base might have underflowed, add last_end before
3253                  * comparing.
3254                  */
3255                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3256                         goto overflow;
3257
3258                 /*
3259                  * Fitting base has not been found.
3260                  */
3261                 if (va == NULL)
3262                         goto overflow;
3263
3264                 /*
3265                  * If required width exceeds current VA block, move
3266                  * base downwards and then recheck.
3267                  */
3268                 if (base + end > va->va_end) {
3269                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3270                         term_area = area;
3271                         continue;
3272                 }
3273
3274                 /*
3275                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3276                  */
3277                 if (base + start < va->va_start) {
3278                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3279                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3280                         term_area = area;
3281                         continue;
3282                 }
3283
3284                 /*
3285                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3286                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3287                  */
3288                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3289                 if (area == term_area)
3290                         break;
3291
3292                 start = offsets[area];
3293                 end = start + sizes[area];
3294                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3295         }
3296
3297         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3298         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3299                 int ret;
3300
3301                 start = base + offsets[area];
3302                 size = sizes[area];
3303
3304                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3305                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3306                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3307                         goto recovery;
3308
3309                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3310                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3311                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3312                         goto recovery;
3313
3314                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3315                 if (unlikely(ret))
3316                         goto recovery;
3317
3318                 /* Allocated area. */
3319                 va = vas[area];
3320                 va->va_start = start;
3321                 va->va_end = start + size;
3322         }
3323
3324         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3325
3326         /* populate the kasan shadow space */
3327         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3328                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3329                         goto err_free_shadow;
3330
3331                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3332                                        sizes[area]);
3333         }
3334
3335         /* insert all vm's */
3336         spin_lock(&vmap_area_lock);
3337         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3338                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3339
3340                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3341                                  pcpu_get_vm_areas);
3342         }
3343         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3344
3345         kfree(vas);
3346         return vms;
3347
3348 recovery:
3349         /*
3350          * Remove previously allocated areas. There is no
3351          * need in removing these areas from the busy tree,
3352          * because they are inserted only on the final step
3353          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3354          */
3355         while (area--) {
3356                 orig_start = vas[area]->va_start;
3357                 orig_end = vas[area]->va_end;
3358                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3359                                             &free_vmap_area_list);
3360                 if (va)
3361                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3362                                 va->va_start, va->va_end);
3363                 vas[area] = NULL;
3364         }
3365
3366 overflow:
3367         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3368         if (!purged) {
3369                 purge_vmap_area_lazy();
3370                 purged = true;
3371
3372                 /* Before "retry", check if we recover. */
3373                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3374                         if (vas[area])
3375                                 continue;
3376
3377                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3378                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3379                         if (!vas[area])
3380                                 goto err_free;
3381                 }
3382
3383                 goto retry;
3384         }
3385
3386 err_free:
3387         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3388                 if (vas[area])
3389                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3390
3391                 kfree(vms[area]);
3392         }
3393 err_free2:
3394         kfree(vas);
3395         kfree(vms);
3396         return NULL;
3397
3398 err_free_shadow:
3399         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3400         /*
3401          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3402          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3403          * being able to tolerate this case.
3404          */
3405         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3406                 orig_start = vas[area]->va_start;
3407                 orig_end = vas[area]->va_end;
3408                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3409                                             &free_vmap_area_list);
3410                 if (va)
3411                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3412                                 va->va_start, va->va_end);
3413                 vas[area] = NULL;
3414                 kfree(vms[area]);
3415         }
3416         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3417         kfree(vas);
3418         kfree(vms);
3419         return NULL;
3420 }
3421
3422 /**
3423  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3424  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3425  * @nr_vms: the number of allocated areas
3426  *
3427  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3428  */
3429 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3430 {
3431         int i;
3432
3433         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3434                 free_vm_area(vms[i]);
3435         kfree(vms);
3436 }
3437 #endif  /* CONFIG_SMP */
3438
3439 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3440 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3441         __acquires(&vmap_purge_lock)
3442         __acquires(&vmap_area_lock)
3443 {
3444         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3445         spin_lock(&vmap_area_lock);
3446
3447         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3448 }
3449
3450 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3451 {
3452         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3453 }
3454
3455 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3456         __releases(&vmap_area_lock)
3457         __releases(&vmap_purge_lock)
3458 {
3459         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3460         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3461 }
3462
3463 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3464 {
3465         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3466                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3467
3468                 if (!counters)
3469                         return;
3470
3471                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3472                         return;
3473                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3474                 smp_rmb();
3475
3476                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3477
3478                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3479                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3480
3481                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3482                         if (counters[nr])
3483                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3484         }
3485 }
3486
3487 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3488 {
3489         struct llist_node *head;
3490         struct vmap_area *va;
3491
3492         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3493         if (head == NULL)
3494                 return;
3495
3496         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3497                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3498                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3499                         va->va_end - va->va_start);
3500         }
3501 }
3502
3503 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3504 {
3505         struct vmap_area *va;
3506         struct vm_struct *v;
3507
3508         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3509
3510         /*
3511          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3512          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3513          */
3514         if (!va->vm) {
3515                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3516                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3517                         va->va_end - va->va_start);
3518
3519                 return 0;
3520         }
3521
3522         v = va->vm;
3523
3524         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3525                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3526
3527         if (v->caller)
3528                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3529
3530         if (v->nr_pages)
3531                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3532
3533         if (v->phys_addr)
3534                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3535
3536         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3537                 seq_puts(m, " ioremap");
3538
3539         if (v->flags & VM_ALLOC)
3540                 seq_puts(m, " vmalloc");
3541
3542         if (v->flags & VM_MAP)
3543                 seq_puts(m, " vmap");
3544
3545         if (v->flags & VM_USERMAP)
3546                 seq_puts(m, " user");
3547
3548         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3549                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3550
3551         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3552                 seq_puts(m, " vpages");
3553
3554         show_numa_info(m, v);
3555         seq_putc(m, '\n');
3556
3557         /*
3558          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3559          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3560          * be address sorted, because the purge list is not
3561          * sorted.
3562          */
3563         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3564                 show_purge_info(m);
3565
3566         return 0;
3567 }
3568
3569 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3570         .start = s_start,
3571         .next = s_next,
3572         .stop = s_stop,
3573         .show = s_show,
3574 };
3575
3576 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3577 {
3578         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3579                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3580                                 &vmalloc_op,
3581                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3582         else
3583                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3584         return 0;
3585 }
3586 module_init(proc_vmalloc_init);
3587
3588 #endif