mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #define CREATE_TRACE_POINTS
  47 #include <trace/events/vmalloc.h>
  48
  49 #include "internal.h"
  50 #include "pgalloc-track.h"
  51
  52 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  53 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  54
  55 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  56 {
  57         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  58         return 0;
  59 }
  60 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  61 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  62 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  63 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  64
  65 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  66 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  67
  68 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  69 {
  70         vmap_allow_huge = false;
  71         return 0;
  72 }
  73 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  74 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  75 static const bool vmap_allow_huge = false;
  76 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  77
  78 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  79 {
  80         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  81
  82         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  83 }
  84 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  85
  86 struct vfree_deferred {
  87         struct llist_head list;
  88         struct work_struct wq;
  89 };
  90 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  91
  92 static void __vunmap(const void *, int);
  93
  94 static void free_work(struct work_struct *w)
  95 {
  96         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  97         struct llist_node *t, *llnode;
  98
  99         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
 100                 __vunmap((void *)llnode, 1);
 101 }
 102
 103 /*** Page table manipulation functions ***/
 104 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 105                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 106                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 107 {
 108         pte_t *pte;
 109         u64 pfn;
 110         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 111
 112         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 113         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 114         if (!pte)
 115                 return -ENOMEM;
 116         do {
 117                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 118
 119 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 120                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 121                 if (size != PAGE_SIZE) {
 122                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 123
 124                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 125                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 126                         pfn += PFN_DOWN(size);
 127                         continue;
 128                 }
 129 #endif
 130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 131                 pfn++;
 132         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 133         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 138                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 139                         unsigned int max_page_shift)
 140 {
 141         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 142                 return 0;
 143
 144         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 145                 return 0;
 146
 147         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 148                 return 0;
 149
 150         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 151                 return 0;
 152
 153         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 154                 return 0;
 155
 156         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 157                 return 0;
 158
 159         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 160 }
 161
 162 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 163                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 164                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 165 {
 166         pmd_t *pmd;
 167         unsigned long next;
 168
 169         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 170         if (!pmd)
 171                 return -ENOMEM;
 172         do {
 173                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 174
 175                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 176                                         max_page_shift)) {
 177                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 178                         continue;
 179                 }
 180
 181                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 182                         return -ENOMEM;
 183         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 188                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 189                         unsigned int max_page_shift)
 190 {
 191         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 192                 return 0;
 193
 194         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 195                 return 0;
 196
 197         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 198                 return 0;
 199
 200         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 201                 return 0;
 202
 203         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 204                 return 0;
 205
 206         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 207                 return 0;
 208
 209         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 210 }
 211
 212 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 213                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 214                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 215 {
 216         pud_t *pud;
 217         unsigned long next;
 218
 219         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 220         if (!pud)
 221                 return -ENOMEM;
 222         do {
 223                 next = pud_addr_end(addr, end);
 224
 225                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 226                                         max_page_shift)) {
 227                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 228                         continue;
 229                 }
 230
 231                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 232                                         max_page_shift, mask))
 233                         return -ENOMEM;
 234         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 239                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 240                         unsigned int max_page_shift)
 241 {
 242         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 243                 return 0;
 244
 245         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 246                 return 0;
 247
 248         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 249                 return 0;
 250
 251         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 252                 return 0;
 253
 254         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 255                 return 0;
 256
 257         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 258                 return 0;
 259
 260         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 261 }
 262
 263 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 264                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 265                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 266 {
 267         p4d_t *p4d;
 268         unsigned long next;
 269
 270         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 271         if (!p4d)
 272                 return -ENOMEM;
 273         do {
 274                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 275
 276                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 277                                         max_page_shift)) {
 278                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 279                         continue;
 280                 }
 281
 282                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 283                                         max_page_shift, mask))
 284                         return -ENOMEM;
 285         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 286         return 0;
 287 }
 288
 289 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 290                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 291                         unsigned int max_page_shift)
 292 {
 293         pgd_t *pgd;
 294         unsigned long start;
 295         unsigned long next;
 296         int err;
 297         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 298
 299         might_sleep();
 300         BUG_ON(addr >= end);
 301
 302         start = addr;
 303         pgd = pgd_offset_k(addr);
 304         do {
 305                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 306                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 307                                         max_page_shift, &mask);
 308                 if (err)
 309                         break;
 310         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 311
 312         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 313                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 314
 315         return err;
 316 }
 317
 318 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 319                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 320 {
 321         int err;
 322
 323         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 324                                  ioremap_max_page_shift);
 325         flush_cache_vmap(addr, end);
 326         if (!err)
 327                 kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 328                                          ioremap_max_page_shift);
 329         return err;
 330 }
 331
 332 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 333                              pgtbl_mod_mask *mask)
 334 {
 335         pte_t *pte;
 336
 337         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 338         do {
 339                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 340                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 341         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 342         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 343 }
 344
 345 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 346                              pgtbl_mod_mask *mask)
 347 {
 348         pmd_t *pmd;
 349         unsigned long next;
 350         int cleared;
 351
 352         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 353         do {
 354                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 355
 356                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 357                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 358                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 359
 360                 if (cleared)
 361                         continue;
 362                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 363                         continue;
 364                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 365
 366                 cond_resched();
 367         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 368 }
 369
 370 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 371                              pgtbl_mod_mask *mask)
 372 {
 373         pud_t *pud;
 374         unsigned long next;
 375         int cleared;
 376
 377         pud = pud_offset(p4d, addr);
 378         do {
 379                 next = pud_addr_end(addr, end);
 380
 381                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 382                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 383                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 384
 385                 if (cleared)
 386                         continue;
 387                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 388                         continue;
 389                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 390         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 391 }
 392
 393 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 394                              pgtbl_mod_mask *mask)
 395 {
 396         p4d_t *p4d;
 397         unsigned long next;
 398
 399         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 400         do {
 401                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 402
 403                 p4d_clear_huge(p4d);
 404                 if (p4d_bad(*p4d))
 405                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 406
 407                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 408                         continue;
 409                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 410         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 411 }
 412
 413 /*
 414  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 415  * flush caches or TLBs.
 416  *
 417  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 418  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 419  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 420  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 421  * coalesced).
 422  *
 423  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 424  */
 425 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 426 {
 427         unsigned long next;
 428         pgd_t *pgd;
 429         unsigned long addr = start;
 430         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 431
 432         BUG_ON(addr >= end);
 433         pgd = pgd_offset_k(addr);
 434         do {
 435                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 436                 if (pgd_bad(*pgd))
 437                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 438                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 439                         continue;
 440                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 441         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 442
 443         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 444                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 445 }
 446
 447 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 448 {
 449         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 450         __vunmap_range_noflush(start, end);
 451 }
 452
 453 /**
 454  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 455  * @addr: start of the VM area to unmap
 456  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 457  *
 458  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 459  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 460  * is a kernel bug.
 461  */
 462 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 463 {
 464         flush_cache_vunmap(addr, end);
 465         vunmap_range_noflush(addr, end);
 466         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 467 }
 468
 469 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 470                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 471                 pgtbl_mod_mask *mask)
 472 {
 473         pte_t *pte;
 474
 475         /*
 476          * nr is a running index into the array which helps higher level
 477          * callers keep track of where we're up to.
 478          */
 479
 480         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 481         if (!pte)
 482                 return -ENOMEM;
 483         do {
 484                 struct page *page = pages[*nr];
 485
 486                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 487                         return -EBUSY;
 488                 if (WARN_ON(!page))
 489                         return -ENOMEM;
 490                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 491                         return -EINVAL;
 492
 493                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 494                 (*nr)++;
 495         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 496         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 497         return 0;
 498 }
 499
 500 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 501                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 502                 pgtbl_mod_mask *mask)
 503 {
 504         pmd_t *pmd;
 505         unsigned long next;
 506
 507         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 508         if (!pmd)
 509                 return -ENOMEM;
 510         do {
 511                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 512                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 513                         return -ENOMEM;
 514         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 515         return 0;
 516 }
 517
 518 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 519                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 520                 pgtbl_mod_mask *mask)
 521 {
 522         pud_t *pud;
 523         unsigned long next;
 524
 525         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 526         if (!pud)
 527                 return -ENOMEM;
 528         do {
 529                 next = pud_addr_end(addr, end);
 530                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 531                         return -ENOMEM;
 532         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 533         return 0;
 534 }
 535
 536 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 537                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 538                 pgtbl_mod_mask *mask)
 539 {
 540         p4d_t *p4d;
 541         unsigned long next;
 542
 543         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 544         if (!p4d)
 545                 return -ENOMEM;
 546         do {
 547                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 548                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 549                         return -ENOMEM;
 550         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 551         return 0;
 552 }
 553
 554 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 555                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 556 {
 557         unsigned long start = addr;
 558         pgd_t *pgd;
 559         unsigned long next;
 560         int err = 0;
 561         int nr = 0;
 562         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 563
 564         BUG_ON(addr >= end);
 565         pgd = pgd_offset_k(addr);
 566         do {
 567                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 568                 if (pgd_bad(*pgd))
 569                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 570                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 571                 if (err)
 572                         return err;
 573         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 574
 575         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 576                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 577
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 /*
 582  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 583  * flush caches.
 584  *
 585  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 586  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 587  *
 588  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 589  */
 590 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 591                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 592 {
 593         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 594
 595         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 596
 597         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 598                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 599                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 600
 601         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 602                 int err;
 603
 604                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 605                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 606                                         page_shift);
 607                 if (err)
 608                         return err;
 609
 610                 addr += 1UL << page_shift;
 611         }
 612
 613         return 0;
 614 }
 615
 616 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 617                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 618 {
 619         kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 620         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 621 }
 622
 623 /**
 624  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 625  * @addr: start of the VM area to map
 626  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 627  * @prot: page protection flags to use
 628  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 629  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 630  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 631  *
 632  * RETURNS:
 633  * 0 on success, -errno on failure.
 634  */
 635 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 636                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 637 {
 638         int err;
 639
 640         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 641         flush_cache_vmap(addr, end);
 642         return err;
 643 }
 644
 645 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 646 {
 647         /*
 648          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 649          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 650          * just put it in the vmalloc space.
 651          */
 652 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 653         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 654         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 655                 return 1;
 656 #endif
 657         return is_vmalloc_addr(x);
 658 }
 659 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_vmalloc_or_module_addr);
 660
 661 /*
 662  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 663  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 664  * matches small vmap mappings.
 665  */
 666 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 667 {
 668         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 669         struct page *page = NULL;
 670         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 671         p4d_t *p4d;
 672         pud_t *pud;
 673         pmd_t *pmd;
 674         pte_t *ptep, pte;
 675
 676         /*
 677          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 678          * architectures that do not vmalloc module space
 679          */
 680         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 681
 682         if (pgd_none(*pgd))
 683                 return NULL;
 684         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 685                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 686         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 687                 return NULL;
 688
 689         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 690         if (p4d_none(*p4d))
 691                 return NULL;
 692         if (p4d_leaf(*p4d))
 693                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 694         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 695                 return NULL;
 696
 697         pud = pud_offset(p4d, addr);
 698         if (pud_none(*pud))
 699                 return NULL;
 700         if (pud_leaf(*pud))
 701                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 702         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 703                 return NULL;
 704
 705         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 706         if (pmd_none(*pmd))
 707                 return NULL;
 708         if (pmd_leaf(*pmd))
 709                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 710         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 711                 return NULL;
 712
 713         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 714         pte = *ptep;
 715         if (pte_present(pte))
 716                 page = pte_page(pte);
 717         pte_unmap(ptep);
 718
 719         return page;
 720 }
 721 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 722
 723 /*
 724  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 725  */
 726 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 727 {
 728         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 729 }
 730 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 731
 732
 733 /*** Global kva allocator ***/
 734
 735 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 736 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 737
 738
 739 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 740 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 741 /* Export for kexec only */
 742 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 743 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 744 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 745
 746 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 747 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 748 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 749
 750 /*
 751  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 752  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 753  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 754  * free block.
 755  */
 756 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 757
 758 /*
 759  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 760  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 761  */
 762 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 763
 764 /*
 765  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 766  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 767  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 768  * object is released.
 769  *
 770  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 771  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 772  * find a lowest match of free area.
 773  */
 774 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 775
 776 /*
 777  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 778  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 779  * to use more permissive allocation masks.
 780  */
 781 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 782
 783 static __always_inline unsigned long
 784 va_size(struct vmap_area *va)
 785 {
 786         return (va->va_end - va->va_start);
 787 }
 788
 789 static __always_inline unsigned long
 790 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 791 {
 792         struct vmap_area *va;
 793
 794         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 795         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 796 }
 797
 798 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 799         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 800
 801 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 802 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 803 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 804 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 805
 806 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 807
 808 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 809 {
 810         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 811 }
 812
 813 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
 814 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 815 {
 816         struct vmap_area *va = NULL;
 817         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 818
 819         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 820
 821         while (n) {
 822                 struct vmap_area *tmp;
 823
 824                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 825                 if (tmp->va_end > addr) {
 826                         va = tmp;
 827                         if (tmp->va_start <= addr)
 828                                 break;
 829
 830                         n = n->rb_left;
 831                 } else
 832                         n = n->rb_right;
 833         }
 834
 835         return va;
 836 }
 837
 838 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
 839 {
 840         struct rb_node *n = root->rb_node;
 841
 842         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 843
 844         while (n) {
 845                 struct vmap_area *va;
 846
 847                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 848                 if (addr < va->va_start)
 849                         n = n->rb_left;
 850                 else if (addr >= va->va_end)
 851                         n = n->rb_right;
 852                 else
 853                         return va;
 854         }
 855
 856         return NULL;
 857 }
 858
 859 /*
 860  * This function returns back addresses of parent node
 861  * and its left or right link for further processing.
 862  *
 863  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 864  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 865  * have to be declined and actually considered as a bug.
 866  */
 867 static __always_inline struct rb_node **
 868 find_va_links(struct vmap_area *va,
 869         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 870         struct rb_node **parent)
 871 {
 872         struct vmap_area *tmp_va;
 873         struct rb_node **link;
 874
 875         if (root) {
 876                 link = &root->rb_node;
 877                 if (unlikely(!*link)) {
 878                         *parent = NULL;
 879                         return link;
 880                 }
 881         } else {
 882                 link = &from;
 883         }
 884
 885         /*
 886          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 887          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 888          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 889          */
 890         do {
 891                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 892
 893                 /*
 894                  * During the traversal we also do some sanity check.
 895                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 896                  * or full overlaps.
 897                  */
 898                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
 899                         link = &(*link)->rb_left;
 900                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
 901                         link = &(*link)->rb_right;
 902                 else {
 903                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 904                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 905
 906                         return NULL;
 907                 }
 908         } while (*link);
 909
 910         *parent = &tmp_va->rb_node;
 911         return link;
 912 }
 913
 914 static __always_inline struct list_head *
 915 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 916 {
 917         struct list_head *list;
 918
 919         if (unlikely(!parent))
 920                 /*
 921                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 922                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 923                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 924                  * happen but we handle this case anyway.
 925                  */
 926                 return NULL;
 927
 928         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 929         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 930 }
 931
 932 static __always_inline void
 933 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 934         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 935         struct list_head *head, bool augment)
 936 {
 937         /*
 938          * VA is still not in the list, but we can
 939          * identify its future previous list_head node.
 940          */
 941         if (likely(parent)) {
 942                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 943                 if (&parent->rb_right != link)
 944                         head = head->prev;
 945         }
 946
 947         /* Insert to the rb-tree */
 948         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 949         if (augment) {
 950                 /*
 951                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 952                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 953                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 954                  * It is because we populate the tree from the bottom
 955                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 956                  *
 957                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 958                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 959                  * the correct order later on.
 960                  */
 961                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 962                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 963                 va->subtree_max_size = 0;
 964         } else {
 965                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 966         }
 967
 968         /* Address-sort this list */
 969         list_add(&va->list, head);
 970 }
 971
 972 static __always_inline void
 973 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 974         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 975         struct list_head *head)
 976 {
 977         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
 978 }
 979
 980 static __always_inline void
 981 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 982         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 983         struct list_head *head)
 984 {
 985         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
 986 }
 987
 988 static __always_inline void
 989 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
 990 {
 991         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 992                 return;
 993
 994         if (augment)
 995                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 996                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 997         else
 998                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 999
1000         list_del_init(&va->list);
1001         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
1002 }
1003
1004 static __always_inline void
1005 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1006 {
1007         __unlink_va(va, root, false);
1008 }
1009
1010 static __always_inline void
1011 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1012 {
1013         __unlink_va(va, root, true);
1014 }
1015
1016 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1017 /*
1018  * Gets called when remove the node and rotate.
1019  */
1020 static __always_inline unsigned long
1021 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1022 {
1023         return max3(va_size(va),
1024                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1025                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1026 }
1027
1028 static void
1029 augment_tree_propagate_check(void)
1030 {
1031         struct vmap_area *va;
1032         unsigned long computed_size;
1033
1034         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1035                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1036                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1037                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1038                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1039         }
1040 }
1041 #endif
1042
1043 /*
1044  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1045  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1046  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1047  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1048  *
1049  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1050  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1051  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1052  * - After VA has been increased(merging path).
1053  *
1054  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1055  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1056  * to the root node.
1057  *
1058  *       4--8
1059  *        /\
1060  *       /  \
1061  *      /    \
1062  *    2--2  8--8
1063  *
1064  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1065  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1066  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1067  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1068  * node becomes 4--6.
1069  */
1070 static __always_inline void
1071 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1072 {
1073         /*
1074          * Populate the tree from bottom towards the root until
1075          * the calculated maximum available size of checked node
1076          * is equal to its current one.
1077          */
1078         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1079
1080 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1081         augment_tree_propagate_check();
1082 #endif
1083 }
1084
1085 static void
1086 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1087         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1088 {
1089         struct rb_node **link;
1090         struct rb_node *parent;
1091
1092         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1093         if (link)
1094                 link_va(va, root, parent, link, head);
1095 }
1096
1097 static void
1098 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1099         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1100         struct list_head *head)
1101 {
1102         struct rb_node **link;
1103         struct rb_node *parent;
1104
1105         if (from)
1106                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1107         else
1108                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1109
1110         if (link) {
1111                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1112                 augment_tree_propagate_from(va);
1113         }
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1118  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1119  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1120  * freed.
1121  *
1122  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1123  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1124  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1125  * ongoing.
1126  */
1127 static __always_inline struct vmap_area *
1128 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1129         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1130 {
1131         struct vmap_area *sibling;
1132         struct list_head *next;
1133         struct rb_node **link;
1134         struct rb_node *parent;
1135         bool merged = false;
1136
1137         /*
1138          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1139          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1140          */
1141         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1142         if (!link)
1143                 return NULL;
1144
1145         /*
1146          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1147          */
1148         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1149         if (unlikely(next == NULL))
1150                 goto insert;
1151
1152         /*
1153          * start            end
1154          * |                |
1155          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1156          *                  |                |
1157          *                  start            end
1158          */
1159         if (next != head) {
1160                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1161                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1162                         sibling->va_start = va->va_start;
1163
1164                         /* Free vmap_area object. */
1165                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1166
1167                         /* Point to the new merged area. */
1168                         va = sibling;
1169                         merged = true;
1170                 }
1171         }
1172
1173         /*
1174          * start            end
1175          * |                |
1176          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1177          *                  |                |
1178          *                  start            end
1179          */
1180         if (next->prev != head) {
1181                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1182                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1183                         /*
1184                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1185                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1186                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1187                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1188                          * "normalized" because of rotation operations.
1189                          */
1190                         if (merged)
1191                                 __unlink_va(va, root, augment);
1192
1193                         sibling->va_end = va->va_end;
1194
1195                         /* Free vmap_area object. */
1196                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1197
1198                         /* Point to the new merged area. */
1199                         va = sibling;
1200                         merged = true;
1201                 }
1202         }
1203
1204 insert:
1205         if (!merged)
1206                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1207
1208         return va;
1209 }
1210
1211 static __always_inline struct vmap_area *
1212 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1213         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1214 {
1215         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1216 }
1217
1218 static __always_inline struct vmap_area *
1219 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1220         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1221 {
1222         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1223         if (va)
1224                 augment_tree_propagate_from(va);
1225
1226         return va;
1227 }
1228
1229 static __always_inline bool
1230 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1231         unsigned long align, unsigned long vstart)
1232 {
1233         unsigned long nva_start_addr;
1234
1235         if (va->va_start > vstart)
1236                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1237         else
1238                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1239
1240         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1241         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1242                         nva_start_addr < vstart)
1243                 return false;
1244
1245         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1250  * that will accomplish the request corresponding to passing
1251  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1252  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1253  * overhead.
1254  */
1255 static __always_inline struct vmap_area *
1256 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1257         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1258 {
1259         struct vmap_area *va;
1260         struct rb_node *node;
1261         unsigned long length;
1262
1263         /* Start from the root. */
1264         node = root->rb_node;
1265
1266         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1267         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1268
1269         while (node) {
1270                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1271
1272                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1273                                 vstart < va->va_start) {
1274                         node = node->rb_left;
1275                 } else {
1276                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1277                                 return va;
1278
1279                         /*
1280                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1281                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1282                          * equal or bigger to the requested search length.
1283                          */
1284                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1285                                 node = node->rb_right;
1286                                 continue;
1287                         }
1288
1289                         /*
1290                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1291                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1292                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1293                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1294                          */
1295                         while ((node = rb_parent(node))) {
1296                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1297                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1298                                         return va;
1299
1300                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1301                                                 vstart <= va->va_start) {
1302                                         /*
1303                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1304                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1305                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1306                                          * and no suitable free block found there.
1307                                          */
1308                                         vstart = va->va_start + 1;
1309                                         node = node->rb_right;
1310                                         break;
1311                                 }
1312                         }
1313                 }
1314         }
1315
1316         return NULL;
1317 }
1318
1319 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1320 #include <linux/random.h>
1321
1322 static struct vmap_area *
1323 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1324         unsigned long align, unsigned long vstart)
1325 {
1326         struct vmap_area *va;
1327
1328         list_for_each_entry(va, head, list) {
1329                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1330                         continue;
1331
1332                 return va;
1333         }
1334
1335         return NULL;
1336 }
1337
1338 static void
1339 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1340                              unsigned long size, unsigned long align)
1341 {
1342         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1343         unsigned long vstart;
1344         unsigned int rnd;
1345
1346         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1347         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1348
1349         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1350         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1351
1352         if (va_1 != va_2)
1353                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1354                         va_1, va_2, vstart);
1355 }
1356 #endif
1357
1358 enum fit_type {
1359         NOTHING_FIT = 0,
1360         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1361         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1362         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1363         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1364 };
1365
1366 static __always_inline enum fit_type
1367 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1368         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1369 {
1370         enum fit_type type;
1371
1372         /* Check if it is within VA. */
1373         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1374                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1375                 return NOTHING_FIT;
1376
1377         /* Now classify. */
1378         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1379                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1380                         type = FL_FIT_TYPE;
1381                 else
1382                         type = LE_FIT_TYPE;
1383         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1384                 type = RE_FIT_TYPE;
1385         } else {
1386                 type = NE_FIT_TYPE;
1387         }
1388
1389         return type;
1390 }
1391
1392 static __always_inline int
1393 adjust_va_to_fit_type(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1394                       struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1395                       unsigned long size)
1396 {
1397         struct vmap_area *lva = NULL;
1398         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1399
1400         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1401                 /*
1402                  * No need to split VA, it fully fits.
1403                  *
1404                  * |               |
1405                  * V      NVA      V
1406                  * |---------------|
1407                  */
1408                 unlink_va_augment(va, root);
1409                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1410         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1411                 /*
1412                  * Split left edge of fit VA.
1413                  *
1414                  * |       |
1415                  * V  NVA  V   R
1416                  * |-------|-------|
1417                  */
1418                 va->va_start += size;
1419         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1420                 /*
1421                  * Split right edge of fit VA.
1422                  *
1423                  *         |       |
1424                  *     L   V  NVA  V
1425                  * |-------|-------|
1426                  */
1427                 va->va_end = nva_start_addr;
1428         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1429                 /*
1430                  * Split no edge of fit VA.
1431                  *
1432                  *     |       |
1433                  *   L V  NVA  V R
1434                  * |---|-------|---|
1435                  */
1436                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1437                 if (unlikely(!lva)) {
1438                         /*
1439                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1440                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1441                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1442                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1443                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1444                          * are its main fitting cases.
1445                          *
1446                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1447                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1448                          * big free space that has to be split.
1449                          *
1450                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1451                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1452                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1453                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1454                          * split purpose. That is rare and most time does not
1455                          * occur.
1456                          *
1457                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1458                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1459                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1460                          * triggered to repeat one more time. See more details
1461                          * in alloc_vmap_area() function.
1462                          */
1463                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1464                         if (!lva)
1465                                 return -1;
1466                 }
1467
1468                 /*
1469                  * Build the remainder.
1470                  */
1471                 lva->va_start = va->va_start;
1472                 lva->va_end = nva_start_addr;
1473
1474                 /*
1475                  * Shrink this VA to remaining size.
1476                  */
1477                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1478         } else {
1479                 return -1;
1480         }
1481
1482         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1483                 augment_tree_propagate_from(va);
1484
1485                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1486                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1487         }
1488
1489         return 0;
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1494  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1495  */
1496 static __always_inline unsigned long
1497 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1498         unsigned long size, unsigned long align,
1499         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1500 {
1501         bool adjust_search_size = true;
1502         unsigned long nva_start_addr;
1503         struct vmap_area *va;
1504         int ret;
1505
1506         /*
1507          * Do not adjust when:
1508          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1509          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1510          *      aligned anyway;
1511          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1512          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1513          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1514          */
1515         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1516                 adjust_search_size = false;
1517
1518         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1519         if (unlikely(!va))
1520                 return vend;
1521
1522         if (va->va_start > vstart)
1523                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1524         else
1525                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1526
1527         /* Check the "vend" restriction. */
1528         if (nva_start_addr + size > vend)
1529                 return vend;
1530
1531         /* Update the free vmap_area. */
1532         ret = adjust_va_to_fit_type(root, head, va, nva_start_addr, size);
1533         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1534                 return vend;
1535
1536 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1537         find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1538 #endif
1539
1540         return nva_start_addr;
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1545  */
1546 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1547 {
1548         /*
1549          * Remove from the busy tree/list.
1550          */
1551         spin_lock(&vmap_area_lock);
1552         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1553         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1554
1555         /*
1556          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1557          */
1558         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1559         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1560         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1561 }
1562
1563 static inline void
1564 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1565 {
1566         struct vmap_area *va = NULL;
1567
1568         /*
1569          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1570          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1571          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1572          *
1573          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1574          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1575          * condition and high memory pressure.
1576          */
1577         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1578                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1579
1580         spin_lock(lock);
1581
1582         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1583                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1588  * vstart and vend.
1589  */
1590 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1591                                 unsigned long align,
1592                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1593                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1594 {
1595         struct vmap_area *va;
1596         unsigned long freed;
1597         unsigned long addr;
1598         int purged = 0;
1599         int ret;
1600
1601         BUG_ON(!size);
1602         BUG_ON(offset_in_page(size));
1603         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1604
1605         if (unlikely(!vmap_initialized))
1606                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1607
1608         might_sleep();
1609         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1610
1611         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1612         if (unlikely(!va))
1613                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1614
1615         /*
1616          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1617          * to avoid false negatives.
1618          */
1619         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1620
1621 retry:
1622         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1623         addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
1624                 size, align, vstart, vend);
1625         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1626
1627         trace_alloc_vmap_area(addr, size, align, vstart, vend, addr == vend);
1628
1629         /*
1630          * If an allocation fails, the "vend" address is
1631          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1632          */
1633         if (unlikely(addr == vend))
1634                 goto overflow;
1635
1636         va->va_start = addr;
1637         va->va_end = addr + size;
1638         va->vm = NULL;
1639
1640         spin_lock(&vmap_area_lock);
1641         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1642         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1643
1644         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1645         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1646         BUG_ON(va->va_end > vend);
1647
1648         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1649         if (ret) {
1650                 free_vmap_area(va);
1651                 return ERR_PTR(ret);
1652         }
1653
1654         return va;
1655
1656 overflow:
1657         if (!purged) {
1658                 purge_vmap_area_lazy();
1659                 purged = 1;
1660                 goto retry;
1661         }
1662
1663         freed = 0;
1664         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1665
1666         if (freed > 0) {
1667                 purged = 0;
1668                 goto retry;
1669         }
1670
1671         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1672                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1673                         size);
1674
1675         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1676         return ERR_PTR(-EBUSY);
1677 }
1678
1679 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1680 {
1681         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1682 }
1683 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1684
1685 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1686 {
1687         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1688 }
1689 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1690
1691 /*
1692  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1693  * before attempting to purge with a TLB flush.
1694  *
1695  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1696  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1697  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1698  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1699  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1700  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1701  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1702  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1703  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1704  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1705  * becomes a problem on bigger systems.
1706  */
1707 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1708 {
1709         unsigned int log;
1710
1711         log = fls(num_online_cpus());
1712
1713         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1714 }
1715
1716 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1717
1718 /*
1719  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1720  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
1721  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1722  */
1723 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1724
1725 /* for per-CPU blocks */
1726 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1727
1728 /*
1729  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1730  */
1731 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1732 {
1733         unsigned long resched_threshold;
1734         unsigned int num_purged_areas = 0;
1735         struct list_head local_purge_list;
1736         struct vmap_area *va, *n_va;
1737
1738         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1739
1740         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1741         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1742         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_purge_list);
1743         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1744
1745         if (unlikely(list_empty(&local_purge_list)))
1746                 goto out;
1747
1748         start = min(start,
1749                 list_first_entry(&local_purge_list,
1750                         struct vmap_area, list)->va_start);
1751
1752         end = max(end,
1753                 list_last_entry(&local_purge_list,
1754                         struct vmap_area, list)->va_end);
1755
1756         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1757         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1758
1759         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1760         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_purge_list, list) {
1761                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1762                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1763                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1764
1765                 /*
1766                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1767                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1768                  * anything.
1769                  */
1770                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1771                                 &free_vmap_area_list);
1772
1773                 if (!va)
1774                         continue;
1775
1776                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1777                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1778                                               va->va_start, va->va_end);
1779
1780                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1781                 num_purged_areas++;
1782
1783                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1784                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1785         }
1786         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1787
1788 out:
1789         trace_purge_vmap_area_lazy(start, end, num_purged_areas);
1790         return num_purged_areas > 0;
1791 }
1792
1793 /*
1794  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1795  */
1796 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1797 {
1798         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1799         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1800         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1801         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1802 }
1803
1804 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1805 {
1806         unsigned long nr_lazy;
1807
1808         do {
1809                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1810                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1811                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1812
1813                 /* Recheck if further work is required. */
1814                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1815         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1820  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1821  * previously.
1822  */
1823 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1824 {
1825         unsigned long nr_lazy_max = lazy_max_pages();
1826         unsigned long va_start = va->va_start;
1827         unsigned long nr_lazy;
1828
1829         spin_lock(&vmap_area_lock);
1830         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1831         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1832
1833         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1834                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1835
1836         /*
1837          * Merge or place it to the purge tree/list.
1838          */
1839         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1840         merge_or_add_vmap_area(va,
1841                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1842         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1843
1844         trace_free_vmap_area_noflush(va_start, nr_lazy, nr_lazy_max);
1845
1846         /* After this point, we may free va at any time */
1847         if (unlikely(nr_lazy > nr_lazy_max))
1848                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Free and unmap a vmap area
1853  */
1854 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1855 {
1856         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1857         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1858         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1859                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1860
1861         free_vmap_area_noflush(va);
1862 }
1863
1864 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1865 {
1866         struct vmap_area *va;
1867
1868         spin_lock(&vmap_area_lock);
1869         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1870         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1871
1872         return va;
1873 }
1874
1875 /*** Per cpu kva allocator ***/
1876
1877 /*
1878  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1879  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1880  */
1881 /*
1882  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1883  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1884  * instead (we just need a rough idea)
1885  */
1886 #if BITS_PER_LONG == 32
1887 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1888 #else
1889 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1890 #endif
1891
1892 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1893 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1894 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1895 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1896 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1897 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1898 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1899                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1900                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1901                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1902
1903 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1904
1905 struct vmap_block_queue {
1906         spinlock_t lock;
1907         struct list_head free;
1908 };
1909
1910 struct vmap_block {
1911         spinlock_t lock;
1912         struct vmap_area *va;
1913         unsigned long free, dirty;
1914         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1915         struct list_head free_list;
1916         struct rcu_head rcu_head;
1917         struct list_head purge;
1918 };
1919
1920 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1921 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1922
1923 /*
1924  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1925  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1926  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1927  */
1928 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1929
1930 /*
1931  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1932  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1933  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1934  * big problem.
1935  */
1936
1937 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1938 {
1939         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1940         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1941         return addr;
1942 }
1943
1944 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1945 {
1946         unsigned long addr;
1947
1948         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1949         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1950         return (void *)addr;
1951 }
1952
1953 /**
1954  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1955  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1956  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1957  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1958  *
1959  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1960  */
1961 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1962 {
1963         struct vmap_block_queue *vbq;
1964         struct vmap_block *vb;
1965         struct vmap_area *va;
1966         unsigned long vb_idx;
1967         int node, err;
1968         void *vaddr;
1969
1970         node = numa_node_id();
1971
1972         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1973                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1974         if (unlikely(!vb))
1975                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1976
1977         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1978                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1979                                         node, gfp_mask);
1980         if (IS_ERR(va)) {
1981                 kfree(vb);
1982                 return ERR_CAST(va);
1983         }
1984
1985         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1986         spin_lock_init(&vb->lock);
1987         vb->va = va;
1988         /* At least something should be left free */
1989         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1990         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1991         vb->dirty = 0;
1992         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1993         vb->dirty_max = 0;
1994         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1995
1996         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1997         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1998         if (err) {
1999                 kfree(vb);
2000                 free_vmap_area(va);
2001                 return ERR_PTR(err);
2002         }
2003
2004         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2005         spin_lock(&vbq->lock);
2006         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
2007         spin_unlock(&vbq->lock);
2008
2009         return vaddr;
2010 }
2011
2012 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2013 {
2014         struct vmap_block *tmp;
2015
2016         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2017         BUG_ON(tmp != vb);
2018
2019         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2020         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2021 }
2022
2023 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2024 {
2025         LIST_HEAD(purge);
2026         struct vmap_block *vb;
2027         struct vmap_block *n_vb;
2028         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2029
2030         rcu_read_lock();
2031         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2032
2033                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
2034                         continue;
2035
2036                 spin_lock(&vb->lock);
2037                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2038                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
2039                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
2040                         vb->dirty_min = 0;
2041                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2042                         spin_lock(&vbq->lock);
2043                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2044                         spin_unlock(&vbq->lock);
2045                         spin_unlock(&vb->lock);
2046                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
2047                 } else
2048                         spin_unlock(&vb->lock);
2049         }
2050         rcu_read_unlock();
2051
2052         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
2053                 list_del(&vb->purge);
2054                 free_vmap_block(vb);
2055         }
2056 }
2057
2058 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2059 {
2060         int cpu;
2061
2062         for_each_possible_cpu(cpu)
2063                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2064 }
2065
2066 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2067 {
2068         struct vmap_block_queue *vbq;
2069         struct vmap_block *vb;
2070         void *vaddr = NULL;
2071         unsigned int order;
2072
2073         BUG_ON(offset_in_page(size));
2074         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2075         if (WARN_ON(size == 0)) {
2076                 /*
2077                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2078                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2079                  * early.
2080                  */
2081                 return NULL;
2082         }
2083         order = get_order(size);
2084
2085         rcu_read_lock();
2086         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2087         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2088                 unsigned long pages_off;
2089
2090                 spin_lock(&vb->lock);
2091                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2092                         spin_unlock(&vb->lock);
2093                         continue;
2094                 }
2095
2096                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2097                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2098                 vb->free -= 1UL << order;
2099                 if (vb->free == 0) {
2100                         spin_lock(&vbq->lock);
2101                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2102                         spin_unlock(&vbq->lock);
2103                 }
2104
2105                 spin_unlock(&vb->lock);
2106                 break;
2107         }
2108
2109         rcu_read_unlock();
2110
2111         /* Allocate new block if nothing was found */
2112         if (!vaddr)
2113                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2114
2115         return vaddr;
2116 }
2117
2118 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2119 {
2120         unsigned long offset;
2121         unsigned int order;
2122         struct vmap_block *vb;
2123
2124         BUG_ON(offset_in_page(size));
2125         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2126
2127         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2128
2129         order = get_order(size);
2130         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2131         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2132
2133         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2134
2135         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2136                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2137
2138         spin_lock(&vb->lock);
2139
2140         /* Expand dirty range */
2141         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2142         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2143
2144         vb->dirty += 1UL << order;
2145         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2146                 BUG_ON(vb->free);
2147                 spin_unlock(&vb->lock);
2148                 free_vmap_block(vb);
2149         } else
2150                 spin_unlock(&vb->lock);
2151 }
2152
2153 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2154 {
2155         int cpu;
2156
2157         if (unlikely(!vmap_initialized))
2158                 return;
2159
2160         might_sleep();
2161
2162         for_each_possible_cpu(cpu) {
2163                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2164                 struct vmap_block *vb;
2165
2166                 rcu_read_lock();
2167                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2168                         spin_lock(&vb->lock);
2169                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2170                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2171                                 unsigned long s, e;
2172
2173                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2174                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2175
2176                                 start = min(s, start);
2177                                 end   = max(e, end);
2178
2179                                 flush = 1;
2180                         }
2181                         spin_unlock(&vb->lock);
2182                 }
2183                 rcu_read_unlock();
2184         }
2185
2186         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2187         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2188         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2189                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2190         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2191 }
2192
2193 /**
2194  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2195  *
2196  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2197  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2198  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2199  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2200  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2201  *
2202  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2203  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2204  * from the vmap layer.
2205  */
2206 void vm_unmap_aliases(void)
2207 {
2208         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2209         int flush = 0;
2210
2211         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2214
2215 /**
2216  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2217  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2218  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2219  */
2220 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2221 {
2222         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2223         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2224         struct vmap_area *va;
2225
2226         might_sleep();
2227         BUG_ON(!addr);
2228         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2229         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2230         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2231
2232         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2233
2234         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2235                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2236                 vb_free(addr, size);
2237                 return;
2238         }
2239
2240         va = find_vmap_area(addr);
2241         BUG_ON(!va);
2242         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2243                                     (va->va_end - va->va_start));
2244         free_unmap_vmap_area(va);
2245 }
2246 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2247
2248 /**
2249  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2250  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2251  * @count: number of pages
2252  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2253  *
2254  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2255  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2256  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2257  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2258  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2259  *
2260  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2261  */
2262 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2263 {
2264         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2265         unsigned long addr;
2266         void *mem;
2267
2268         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2269                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2270                 if (IS_ERR(mem))
2271                         return NULL;
2272                 addr = (unsigned long)mem;
2273         } else {
2274                 struct vmap_area *va;
2275                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2276                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2277                 if (IS_ERR(va))
2278                         return NULL;
2279
2280                 addr = va->va_start;
2281                 mem = (void *)addr;
2282         }
2283
2284         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2285                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2286                 vm_unmap_ram(mem, count);
2287                 return NULL;
2288         }
2289
2290         /*
2291          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2292          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2293          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2294          */
2295         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2296
2297         return mem;
2298 }
2299 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2300
2301 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2302
2303 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2304 {
2305 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2306         return vm->page_order;
2307 #else
2308         return 0;
2309 #endif
2310 }
2311
2312 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2313 {
2314 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2315         vm->page_order = order;
2316 #else
2317         BUG_ON(order != 0);
2318 #endif
2319 }
2320
2321 /**
2322  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2323  * @vm: vm_struct to add
2324  *
2325  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2326  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2327  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2328  *
2329  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2330  */
2331 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2332 {
2333         struct vm_struct *tmp, **p;
2334
2335         BUG_ON(vmap_initialized);
2336         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2337                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2338                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2339                         break;
2340                 } else
2341                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2342         }
2343         vm->next = *p;
2344         *p = vm;
2345 }
2346
2347 /**
2348  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2349  * @vm: vm_struct to register
2350  * @align: requested alignment
2351  *
2352  * This function is used to register kernel vm area before
2353  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2354  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2355  * vm->addr contains the allocated address.
2356  *
2357  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2358  */
2359 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2360 {
2361         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2362         struct vm_struct *cur, **p;
2363
2364         BUG_ON(vmap_initialized);
2365
2366         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2367                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2368                         break;
2369                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2370         }
2371
2372         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2373         vm->addr = (void *)addr;
2374         vm->next = *p;
2375         *p = vm;
2376         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2377 }
2378
2379 static void vmap_init_free_space(void)
2380 {
2381         unsigned long vmap_start = 1;
2382         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2383         struct vmap_area *busy, *free;
2384
2385         /*
2386          *     B     F     B     B     B     F
2387          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2388          *  |           The KVA space           |
2389          *  |<--------------------------------->|
2390          */
2391         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2392                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2393                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2394                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2395                                 free->va_start = vmap_start;
2396                                 free->va_end = busy->va_start;
2397
2398                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2399                                         &free_vmap_area_root,
2400                                                 &free_vmap_area_list);
2401                         }
2402                 }
2403
2404                 vmap_start = busy->va_end;
2405         }
2406
2407         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2408                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2409                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2410                         free->va_start = vmap_start;
2411                         free->va_end = vmap_end;
2412
2413                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2414                                 &free_vmap_area_root,
2415                                         &free_vmap_area_list);
2416                 }
2417         }
2418 }
2419
2420 void __init vmalloc_init(void)
2421 {
2422         struct vmap_area *va;
2423         struct vm_struct *tmp;
2424         int i;
2425
2426         /*
2427          * Create the cache for vmap_area objects.
2428          */
2429         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2430
2431         for_each_possible_cpu(i) {
2432                 struct vmap_block_queue *vbq;
2433                 struct vfree_deferred *p;
2434
2435                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2436                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2437                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2438                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2439                 init_llist_head(&p->list);
2440                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2441         }
2442
2443         /* Import existing vmlist entries. */
2444         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2445                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2446                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2447                         continue;
2448
2449                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2450                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2451                 va->vm = tmp;
2452                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2453         }
2454
2455         /*
2456          * Now we can initialize a free vmap space.
2457          */
2458         vmap_init_free_space();
2459         vmap_initialized = true;
2460 }
2461
2462 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2463         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2464 {
2465         vm->flags = flags;
2466         vm->addr = (void *)va->va_start;
2467         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2468         vm->caller = caller;
2469         va->vm = vm;
2470 }
2471
2472 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2473                               unsigned long flags, const void *caller)
2474 {
2475         spin_lock(&vmap_area_lock);
2476         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2477         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2478 }
2479
2480 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2481 {
2482         /*
2483          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2484          * we should make sure that vm has proper values.
2485          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2486          */
2487         smp_wmb();
2488         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2489 }
2490
2491 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2492                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2493                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2494                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2495 {
2496         struct vmap_area *va;
2497         struct vm_struct *area;
2498         unsigned long requested_size = size;
2499
2500         BUG_ON(in_interrupt());
2501         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2502         if (unlikely(!size))
2503                 return NULL;
2504
2505         if (flags & VM_IOREMAP)
2506                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2507                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2508
2509         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2510         if (unlikely(!area))
2511                 return NULL;
2512
2513         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2514                 size += PAGE_SIZE;
2515
2516         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2517         if (IS_ERR(va)) {
2518                 kfree(area);
2519                 return NULL;
2520         }
2521
2522         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2523
2524         /*
2525          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2526          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2527          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2528          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2529          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2530          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2531          */
2532         if (!(flags & VM_ALLOC))
2533                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2534                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2535
2536         return area;
2537 }
2538
2539 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2540                                        unsigned long start, unsigned long end,
2541                                        const void *caller)
2542 {
2543         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2544                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2545 }
2546
2547 /**
2548  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2549  * @size:        size of the area
2550  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2551  *
2552  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2553  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2554  * on success or %NULL on failure.
2555  *
2556  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2557  */
2558 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2559 {
2560         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2561                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2562                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2563                                   __builtin_return_address(0));
2564 }
2565
2566 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2567                                 const void *caller)
2568 {
2569         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2570                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2571                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2572 }
2573
2574 /**
2575  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2576  * @addr:         base address
2577  *
2578  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2579  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2580  * pointer valid.
2581  *
2582  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2583  */
2584 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2585 {
2586         struct vmap_area *va;
2587
2588         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2589         if (!va)
2590                 return NULL;
2591
2592         return va->vm;
2593 }
2594
2595 /**
2596  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2597  * @addr:           base address
2598  *
2599  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2600  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2601  * on SMP machines, except for its size or flags.
2602  *
2603  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2604  */
2605 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2606 {
2607         struct vmap_area *va;
2608
2609         might_sleep();
2610
2611         spin_lock(&vmap_area_lock);
2612         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr, &vmap_area_root);
2613         if (va && va->vm) {
2614                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2615
2616                 va->vm = NULL;
2617                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2618
2619                 kasan_free_module_shadow(vm);
2620                 free_unmap_vmap_area(va);
2621
2622                 return vm;
2623         }
2624
2625         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2626         return NULL;
2627 }
2628
2629 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2630                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2631 {
2632         int i;
2633
2634         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2635         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2636                 if (page_address(area->pages[i]))
2637                         set_direct_map(area->pages[i]);
2638 }
2639
2640 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2641 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2642 {
2643         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2644         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2645         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2646         int flush_dmap = 0;
2647         int i;
2648
2649         remove_vm_area(area->addr);
2650
2651         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2652         if (!flush_reset)
2653                 return;
2654
2655         /*
2656          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2657          * return.
2658          */
2659         if (!deallocate_pages) {
2660                 vm_unmap_aliases();
2661                 return;
2662         }
2663
2664         /*
2665          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2666          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2667          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2668          */
2669         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2670                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2671                 if (addr) {
2672                         unsigned long page_size;
2673
2674                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2675                         start = min(addr, start);
2676                         end = max(addr + page_size, end);
2677                         flush_dmap = 1;
2678                 }
2679         }
2680
2681         /*
2682          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2683          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2684          * reset the direct map permissions to the default.
2685          */
2686         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2687         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2688         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2689 }
2690
2691 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2692 {
2693         struct vm_struct *area;
2694
2695         if (!addr)
2696                 return;
2697
2698         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2699                         addr))
2700                 return;
2701
2702         area = find_vm_area(addr);
2703         if (unlikely(!area)) {
2704                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2705                                 addr);
2706                 return;
2707         }
2708
2709         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2710         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2711
2712         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2713
2714         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2715
2716         if (deallocate_pages) {
2717                 int i;
2718
2719                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2720                         struct page *page = area->pages[i];
2721
2722                         BUG_ON(!page);
2723                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2724                         /*
2725                          * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2726                          * can be freed as an array of order-0 allocations
2727                          */
2728                         __free_pages(page, 0);
2729                         cond_resched();
2730                 }
2731                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2732
2733                 kvfree(area->pages);
2734         }
2735
2736         kfree(area);
2737 }
2738
2739 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2740 {
2741         /*
2742          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2743          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2744          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2745          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2746          */
2747         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2748
2749         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2750                 schedule_work(&p->wq);
2751 }
2752
2753 /**
2754  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2755  * @addr:         memory base address
2756  *
2757  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2758  * except NMIs.
2759  */
2760 void vfree_atomic(const void *addr)
2761 {
2762         BUG_ON(in_nmi());
2763
2764         kmemleak_free(addr);
2765
2766         if (!addr)
2767                 return;
2768         __vfree_deferred(addr);
2769 }
2770
2771 static void __vfree(const void *addr)
2772 {
2773         if (unlikely(in_interrupt()))
2774                 __vfree_deferred(addr);
2775         else
2776                 __vunmap(addr, 1);
2777 }
2778
2779 /**
2780  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2781  * @addr:  Memory base address
2782  *
2783  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2784  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2785  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2786  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2787  *
2788  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2789  *
2790  * Context:
2791  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2792  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2793  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2794  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2795  */
2796 void vfree(const void *addr)
2797 {
2798         BUG_ON(in_nmi());
2799
2800         kmemleak_free(addr);
2801
2802         might_sleep_if(!in_interrupt());
2803
2804         if (!addr)
2805                 return;
2806
2807         __vfree(addr);
2808 }
2809 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2810
2811 /**
2812  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2813  * @addr:   memory base address
2814  *
2815  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2816  * which was created from the page array passed to vmap().
2817  *
2818  * Must not be called in interrupt context.
2819  */
2820 void vunmap(const void *addr)
2821 {
2822         BUG_ON(in_interrupt());
2823         might_sleep();
2824         if (addr)
2825                 __vunmap(addr, 0);
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2828
2829 /**
2830  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2831  * @pages: array of page pointers
2832  * @count: number of pages to map
2833  * @flags: vm_area->flags
2834  * @prot: page protection for the mapping
2835  *
2836  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2837  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2838  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2839  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2840  * vfree() is called on the return value.
2841  *
2842  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2843  */
2844 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2845            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2846 {
2847         struct vm_struct *area;
2848         unsigned long addr;
2849         unsigned long size;             /* In bytes */
2850
2851         might_sleep();
2852
2853         /*
2854          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2855          * guard compromises someone else's mappings too.
2856          */
2857         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2858                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2859
2860         if (count > totalram_pages())
2861                 return NULL;
2862
2863         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2864         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2865         if (!area)
2866                 return NULL;
2867
2868         addr = (unsigned long)area->addr;
2869         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2870                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2871                 vunmap(area->addr);
2872                 return NULL;
2873         }
2874
2875         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2876                 area->pages = pages;
2877                 area->nr_pages = count;
2878         }
2879         return area->addr;
2880 }
2881 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2882
2883 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2884 struct vmap_pfn_data {
2885         unsigned long   *pfns;
2886         pgprot_t        prot;
2887         unsigned int    idx;
2888 };
2889
2890 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2891 {
2892         struct vmap_pfn_data *data = private;
2893
2894         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2895                 return -EINVAL;
2896         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2897         return 0;
2898 }
2899
2900 /**
2901  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2902  * @pfns: array of PFNs
2903  * @count: number of pages to map
2904  * @prot: page protection for the mapping
2905  *
2906  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2907  * the start address of the mapping.
2908  */
2909 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2910 {
2911         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2912         struct vm_struct *area;
2913
2914         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2915                         __builtin_return_address(0));
2916         if (!area)
2917                 return NULL;
2918         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2919                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2920                 free_vm_area(area);
2921                 return NULL;
2922         }
2923         return area->addr;
2924 }
2925 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2926 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2927
2928 static inline unsigned int
2929 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2930                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2931 {
2932         unsigned int nr_allocated = 0;
2933         struct page *page;
2934         int i;
2935
2936         /*
2937          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2938          * the page array is partly or not at all populated due
2939          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2940          * more permissive.
2941          */
2942         if (!order) {
2943                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2944
2945                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2946                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2947
2948                         /*
2949                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2950                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2951                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2952                          * so the range is [1:100].
2953                          */
2954                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2955
2956                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2957                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2958                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2959                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2960                          */
2961                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2962                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2963                                                         nr_pages_request,
2964                                                         pages + nr_allocated);
2965
2966                         else
2967                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2968                                                         nr_pages_request,
2969                                                         pages + nr_allocated);
2970
2971                         nr_allocated += nr;
2972                         cond_resched();
2973
2974                         /*
2975                          * If zero or pages were obtained partly,
2976                          * fallback to a single page allocator.
2977                          */
2978                         if (nr != nr_pages_request)
2979                                 break;
2980                 }
2981         }
2982
2983         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2984
2985         while (nr_allocated < nr_pages) {
2986                 if (fatal_signal_pending(current))
2987                         break;
2988
2989                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2990                         page = alloc_pages(gfp, order);
2991                 else
2992                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2993                 if (unlikely(!page))
2994                         break;
2995                 /*
2996                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2997                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2998                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2999                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
3000                  * page->lru, etc.
3001                  */
3002                 if (order)
3003                         split_page(page, order);
3004
3005                 /*
3006                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
3007                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
3008                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
3009                  */
3010                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
3011                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
3012
3013                 cond_resched();
3014                 nr_allocated += 1U << order;
3015         }
3016
3017         return nr_allocated;
3018 }
3019
3020 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
3021                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
3022                                  int node)
3023 {
3024         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
3025         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3026         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
3027         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
3028         unsigned long array_size;
3029         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3030         unsigned int page_order;
3031         unsigned int flags;
3032         int ret;
3033
3034         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3035         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
3036         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3037                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3038
3039         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3040         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3041                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
3042                                         area->caller);
3043         } else {
3044                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
3045         }
3046
3047         if (!area->pages) {
3048                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3049                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3050                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3051                 free_vm_area(area);
3052                 return NULL;
3053         }
3054
3055         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3056         page_order = vm_area_page_order(area);
3057
3058         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3059                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3060
3061         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3062         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3063                 int i;
3064
3065                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3066                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3067         }
3068
3069         /*
3070          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3071          * allocation request, free them via __vfree() if any.
3072          */
3073         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3074                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3075                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3076                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3077                 goto fail;
3078         }
3079
3080         /*
3081          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3082          * by the scope API
3083          */
3084         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3085                 flags = memalloc_nofs_save();
3086         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3087                 flags = memalloc_noio_save();
3088
3089         do {
3090                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3091                         page_shift);
3092                 if (nofail && (ret < 0))
3093                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3094         } while (nofail && (ret < 0));
3095
3096         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3097                 memalloc_nofs_restore(flags);
3098         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3099                 memalloc_noio_restore(flags);
3100
3101         if (ret < 0) {
3102                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3103                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3104                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3105                 goto fail;
3106         }
3107
3108         return area->addr;
3109
3110 fail:
3111         __vfree(area->addr);
3112         return NULL;
3113 }
3114
3115 /**
3116  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3117  * @size:                 allocation size
3118  * @align:                desired alignment
3119  * @start:                vm area range start
3120  * @end:                  vm area range end
3121  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3122  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3123  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3124  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3125  * @caller:               caller's return address
3126  *
3127  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3128  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3129  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3130  * supported.
3131  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3132  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3133  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3134  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3135  *
3136  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3137  *
3138  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3139  * protection of @prot.
3140  *
3141  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3142  */
3143 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3144                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3145                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3146                         const void *caller)
3147 {
3148         struct vm_struct *area;
3149         void *ret;
3150         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3151         unsigned long real_size = size;
3152         unsigned long real_align = align;
3153         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3154
3155         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3156                 return NULL;
3157
3158         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3159                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3160                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3161                         real_size);
3162                 return NULL;
3163         }
3164
3165         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3166                 unsigned long size_per_node;
3167
3168                 /*
3169                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3170                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3171                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3172                  * supporting them.
3173                  */
3174
3175                 size_per_node = size;
3176                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3177                         size_per_node /= num_online_nodes();
3178                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3179                         shift = PMD_SHIFT;
3180                 else
3181                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3182
3183                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3184                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3185         }
3186
3187 again:
3188         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3189                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3190                                   gfp_mask, caller);
3191         if (!area) {
3192                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3193                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3194                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3195                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3196                 if (nofail) {
3197                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3198                         goto again;
3199                 }
3200                 goto fail;
3201         }
3202
3203         /*
3204          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3205          * kasan_unpoison_vmalloc().
3206          */
3207         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3208                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3209                         /*
3210                          * Modify protection bits to allow tagging.
3211                          * This must be done before mapping.
3212                          */
3213                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3214
3215                         /*
3216                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3217                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3218                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3219                          */
3220                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3221                 }
3222
3223                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3224                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3225         }
3226
3227         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3228         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3229         if (!ret)
3230                 goto fail;
3231
3232         /*
3233          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3234          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3235          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3236          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3237          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3238          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3239          */
3240         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3241         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3242             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3243                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3244         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3245         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3246
3247         /*
3248          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3249          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3250          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3251          */
3252         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3253
3254         size = PAGE_ALIGN(size);
3255         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3256                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3257
3258         return area->addr;
3259
3260 fail:
3261         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3262                 shift = PAGE_SHIFT;
3263                 align = real_align;
3264                 size = real_size;
3265                 goto again;
3266         }
3267
3268         return NULL;
3269 }
3270
3271 /**
3272  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3273  * @size:           allocation size
3274  * @align:          desired alignment
3275  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3276  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3277  * @caller:         caller's return address
3278  *
3279  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3280  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3281  *
3282  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3283  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3284  *
3285  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3286  * with mm people.
3287  *
3288  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3289  */
3290 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3291                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3292 {
3293         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3294                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3295 }
3296 /*
3297  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3298  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3299  * than that.
3300  */
3301 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3302 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3303 #endif
3304
3305 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3306 {
3307         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3308                                 __builtin_return_address(0));
3309 }
3310 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3311
3312 /**
3313  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3314  * @size:    allocation size
3315  *
3316  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3317  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3318  *
3319  * For tight control over page level allocator and protection flags
3320  * use __vmalloc() instead.
3321  *
3322  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3323  */
3324 void *vmalloc(unsigned long size)
3325 {
3326         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3327                                 __builtin_return_address(0));
3328 }
3329 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3330
3331 /**
3332  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3333  * @size:      allocation size
3334  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3335  *
3336  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3337  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3338  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3339  * huge pages for the memory
3340  *
3341  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3342  */
3343 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3344 {
3345         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3346                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3347                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3348 }
3349 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3350
3351 /**
3352  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3353  * @size:    allocation size
3354  *
3355  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3356  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3357  * The memory allocated is set to zero.
3358  *
3359  * For tight control over page level allocator and protection flags
3360  * use __vmalloc() instead.
3361  *
3362  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3363  */
3364 void *vzalloc(unsigned long size)
3365 {
3366         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3367                                 __builtin_return_address(0));
3368 }
3369 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3370
3371 /**
3372  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3373  * @size: allocation size
3374  *
3375  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3376  * without leaking data.
3377  *
3378  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3379  */
3380 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3381 {
3382         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3383                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3384                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3385                                     __builtin_return_address(0));
3386 }
3387 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3388
3389 /**
3390  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3391  * @size:         allocation size
3392  * @node:         numa node
3393  *
3394  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3395  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3396  *
3397  * For tight control over page level allocator and protection flags
3398  * use __vmalloc() instead.
3399  *
3400  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3401  */
3402 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3403 {
3404         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3405                         __builtin_return_address(0));
3406 }
3407 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3408
3409 /**
3410  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3411  * @size:       allocation size
3412  * @node:       numa node
3413  *
3414  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3415  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3416  * The memory allocated is set to zero.
3417  *
3418  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3419  */
3420 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3421 {
3422         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3423                                 __builtin_return_address(0));
3424 }
3425 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3426
3427 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3428 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3429 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3430 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3431 #else
3432 /*
3433  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3434  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3435  */
3436 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3437 #endif
3438
3439 /**
3440  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3441  * @size:       allocation size
3442  *
3443  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3444  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3445  *
3446  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3447  */
3448 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3449 {
3450         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3451                         __builtin_return_address(0));
3452 }
3453 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3454
3455 /**
3456  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3457  * @size:            allocation size
3458  *
3459  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3460  * mapped to userspace without leaking data.
3461  *
3462  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3463  */
3464 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3465 {
3466         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3467                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3468                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3469                                     __builtin_return_address(0));
3470 }
3471 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3472
3473 /*
3474  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3475  * If the page is not present, fill zero.
3476  */
3477
3478 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3479 {
3480         struct page *p;
3481         int copied = 0;
3482
3483         while (count) {
3484                 unsigned long offset, length;
3485
3486                 offset = offset_in_page(addr);
3487                 length = PAGE_SIZE - offset;
3488                 if (length > count)
3489                         length = count;
3490                 p = vmalloc_to_page(addr);
3491                 /*
3492                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3493                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3494                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3495                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3496                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3497                  */
3498                 if (p) {
3499                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3500                         void *map = kmap_atomic(p);
3501                         memcpy(buf, map + offset, length);
3502                         kunmap_atomic(map);
3503                 } else
3504                         memset(buf, 0, length);
3505
3506                 addr += length;
3507                 buf += length;
3508                 copied += length;
3509                 count -= length;
3510         }
3511         return copied;
3512 }
3513
3514 /**
3515  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3516  * @buf:     buffer for reading data
3517  * @addr:    vm address.
3518  * @count:   number of bytes to be read.
3519  *
3520  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3521  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3522  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3523  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3524  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3525  *
3526  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3527  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3528  *
3529  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3530  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3531  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3532  * any information, as /proc/kcore.
3533  *
3534  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3535  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3536  * include any intersection with valid vmalloc area
3537  */
3538 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3539 {
3540         struct vmap_area *va;
3541         struct vm_struct *vm;
3542         char *vaddr, *buf_start = buf;
3543         unsigned long buflen = count;
3544         unsigned long n;
3545
3546         addr = kasan_reset_tag(addr);
3547
3548         /* Don't allow overflow */
3549         if ((unsigned long) addr + count < count)
3550                 count = -(unsigned long) addr;
3551
3552         spin_lock(&vmap_area_lock);
3553         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3554         if (!va)
3555                 goto finished;
3556
3557         /* no intersects with alive vmap_area */
3558         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3559                 goto finished;
3560
3561         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3562                 if (!count)
3563                         break;
3564
3565                 if (!va->vm)
3566                         continue;
3567
3568                 vm = va->vm;
3569                 vaddr = (char *) vm->addr;
3570                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3571                         continue;
3572                 while (addr < vaddr) {
3573                         if (count == 0)
3574                                 goto finished;
3575                         *buf = '\0';
3576                         buf++;
3577                         addr++;
3578                         count--;
3579                 }
3580                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3581                 if (n > count)
3582                         n = count;
3583                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3584                         aligned_vread(buf, addr, n);
3585                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3586                         memset(buf, 0, n);
3587                 buf += n;
3588                 addr += n;
3589                 count -= n;
3590         }
3591 finished:
3592         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3593
3594         if (buf == buf_start)
3595                 return 0;
3596         /* zero-fill memory holes */
3597         if (buf != buf_start + buflen)
3598                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3599
3600         return buflen;
3601 }
3602
3603 /**
3604  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3605  * @vma:                vma to cover
3606  * @uaddr:              target user address to start at
3607  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3608  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3609  * @size:               size of map area
3610  *
3611  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3612  *
3613  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3614  * and that it is big enough to cover the range starting at
3615  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3616  * met.
3617  *
3618  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3619  */
3620 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3621                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3622                                 unsigned long size)
3623 {
3624         struct vm_struct *area;
3625         unsigned long off;
3626         unsigned long end_index;
3627
3628         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3629                 return -EINVAL;
3630
3631         size = PAGE_ALIGN(size);
3632
3633         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3634                 return -EINVAL;
3635
3636         area = find_vm_area(kaddr);
3637         if (!area)
3638                 return -EINVAL;
3639
3640         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3641                 return -EINVAL;
3642
3643         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3644             end_index > get_vm_area_size(area))
3645                 return -EINVAL;
3646         kaddr += off;
3647
3648         do {
3649                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3650                 int ret;
3651
3652                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3653                 if (ret)
3654                         return ret;
3655
3656                 uaddr += PAGE_SIZE;
3657                 kaddr += PAGE_SIZE;
3658                 size -= PAGE_SIZE;
3659         } while (size > 0);
3660
3661         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3662
3663         return 0;
3664 }
3665
3666 /**
3667  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3668  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3669  * @addr:               vmalloc memory
3670  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3671  *
3672  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3673  *
3674  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3675  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3676  * that criteria isn't met.
3677  *
3678  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3679  */
3680 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3681                                                 unsigned long pgoff)
3682 {
3683         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3684                                            addr, pgoff,
3685                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3688
3689 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3690 {
3691         struct vm_struct *ret;
3692         ret = remove_vm_area(area->addr);
3693         BUG_ON(ret != area);
3694         kfree(area);
3695 }
3696 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3697
3698 #ifdef CONFIG_SMP
3699 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3700 {
3701         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3702 }
3703
3704 /**
3705  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3706  * @addr: target address
3707  *
3708  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3709  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3710  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3711  *   if there are no any areas before @addr.
3712  */
3713 static struct vmap_area *
3714 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3715 {
3716         struct vmap_area *va, *tmp;
3717         struct rb_node *n;
3718
3719         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3720         va = NULL;
3721
3722         while (n) {
3723                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3724                 if (tmp->va_start <= addr) {
3725                         va = tmp;
3726                         if (tmp->va_end >= addr)
3727                                 break;
3728
3729                         n = n->rb_right;
3730                 } else {
3731                         n = n->rb_left;
3732                 }
3733         }
3734
3735         return va;
3736 }
3737
3738 /**
3739  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3740  * of free block below VMALLOC_END
3741  * @va:
3742  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3743  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3744  * @align: alignment for required highest address
3745  *
3746  * Returns: determined end address within vmap_area
3747  */
3748 static unsigned long
3749 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3750 {
3751         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3752         unsigned long addr;
3753
3754         if (likely(*va)) {
3755                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3756                                 &free_vmap_area_list, list) {
3757                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3758                         if ((*va)->va_start < addr)
3759                                 return addr;
3760                 }
3761         }
3762
3763         return 0;
3764 }
3765
3766 /**
3767  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3768  * @offsets: array containing offset of each area
3769  * @sizes: array containing size of each area
3770  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3771  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3772  *
3773  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3774  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3775  *
3776  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3777  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3778  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3779  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3780  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3781  * areas are allocated from top.
3782  *
3783  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3784  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3785  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3786  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3787  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3788  * and the result is returned.
3789  */
3790 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3791                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3792                                      size_t align)
3793 {
3794         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3795         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3796         struct vmap_area **vas, *va;
3797         struct vm_struct **vms;
3798         int area, area2, last_area, term_area;
3799         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3800         bool purged = false;
3801
3802         /* verify parameters and allocate data structures */
3803         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3804         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3805                 start = offsets[area];
3806                 end = start + sizes[area];
3807
3808                 /* is everything aligned properly? */
3809                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3810                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3811
3812                 /* detect the area with the highest address */
3813                 if (start > offsets[last_area])
3814                         last_area = area;
3815
3816                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3817                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3818                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3819
3820                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3821                 }
3822         }
3823         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3824
3825         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3826                 WARN_ON(true);
3827                 return NULL;
3828         }
3829
3830         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3831         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3832         if (!vas || !vms)
3833                 goto err_free2;
3834
3835         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3836                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3837                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3838                 if (!vas[area] || !vms[area])
3839                         goto err_free;
3840         }
3841 retry:
3842         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3843
3844         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3845         area = term_area = last_area;
3846         start = offsets[area];
3847         end = start + sizes[area];
3848
3849         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3850         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3851
3852         while (true) {
3853                 /*
3854                  * base might have underflowed, add last_end before
3855                  * comparing.
3856                  */
3857                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3858                         goto overflow;
3859
3860                 /*
3861                  * Fitting base has not been found.
3862                  */
3863                 if (va == NULL)
3864                         goto overflow;
3865
3866                 /*
3867                  * If required width exceeds current VA block, move
3868                  * base downwards and then recheck.
3869                  */
3870                 if (base + end > va->va_end) {
3871                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3872                         term_area = area;
3873                         continue;
3874                 }
3875
3876                 /*
3877                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3878                  */
3879                 if (base + start < va->va_start) {
3880                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3881                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3882                         term_area = area;
3883                         continue;
3884                 }
3885
3886                 /*
3887                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3888                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3889                  */
3890                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3891                 if (area == term_area)
3892                         break;
3893
3894                 start = offsets[area];
3895                 end = start + sizes[area];
3896                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3897         }
3898
3899         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3900         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3901                 int ret;
3902
3903                 start = base + offsets[area];
3904                 size = sizes[area];
3905
3906                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3907                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3908                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3909                         goto recovery;
3910
3911                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
3912                                             &free_vmap_area_list,
3913                                             va, start, size);
3914                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
3915                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3916                         goto recovery;
3917
3918                 /* Allocated area. */
3919                 va = vas[area];
3920                 va->va_start = start;
3921                 va->va_end = start + size;
3922         }
3923
3924         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3925
3926         /* populate the kasan shadow space */
3927         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3928                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3929                         goto err_free_shadow;
3930         }
3931
3932         /* insert all vm's */
3933         spin_lock(&vmap_area_lock);
3934         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3935                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3936
3937                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3938                                  pcpu_get_vm_areas);
3939         }
3940         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3941
3942         /*
3943          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3944          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3945          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3946          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3947          */
3948         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3949                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3950                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3951
3952         kfree(vas);
3953         return vms;
3954
3955 recovery:
3956         /*
3957          * Remove previously allocated areas. There is no
3958          * need in removing these areas from the busy tree,
3959          * because they are inserted only on the final step
3960          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3961          */
3962         while (area--) {
3963                 orig_start = vas[area]->va_start;
3964                 orig_end = vas[area]->va_end;
3965                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3966                                 &free_vmap_area_list);
3967                 if (va)
3968                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3969                                 va->va_start, va->va_end);
3970                 vas[area] = NULL;
3971         }
3972
3973 overflow:
3974         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3975         if (!purged) {
3976                 purge_vmap_area_lazy();
3977                 purged = true;
3978
3979                 /* Before "retry", check if we recover. */
3980                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3981                         if (vas[area])
3982                                 continue;
3983
3984                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3985                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3986                         if (!vas[area])
3987                                 goto err_free;
3988                 }
3989
3990                 goto retry;
3991         }
3992
3993 err_free:
3994         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3995                 if (vas[area])
3996                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3997
3998                 kfree(vms[area]);
3999         }
4000 err_free2:
4001         kfree(vas);
4002         kfree(vms);
4003         return NULL;
4004
4005 err_free_shadow:
4006         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4007         /*
4008          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4009          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4010          * being able to tolerate this case.
4011          */
4012         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4013                 orig_start = vas[area]->va_start;
4014                 orig_end = vas[area]->va_end;
4015                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4016                                 &free_vmap_area_list);
4017                 if (va)
4018                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4019                                 va->va_start, va->va_end);
4020                 vas[area] = NULL;
4021                 kfree(vms[area]);
4022         }
4023         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4024         kfree(vas);
4025         kfree(vms);
4026         return NULL;
4027 }
4028
4029 /**
4030  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4031  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4032  * @nr_vms: the number of allocated areas
4033  *
4034  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4035  */
4036 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4037 {
4038         int i;
4039
4040         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4041                 free_vm_area(vms[i]);
4042         kfree(vms);
4043 }
4044 #endif  /* CONFIG_SMP */
4045
4046 #ifdef CONFIG_PRINTK
4047 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4048 {
4049         struct vm_struct *vm;
4050         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4051
4052         vm = find_vm_area(objp);
4053         if (!vm)
4054                 return false;
4055         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4056                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4057         return true;
4058 }
4059 #endif
4060
4061 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4062 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4063         __acquires(&vmap_purge_lock)
4064         __acquires(&vmap_area_lock)
4065 {
4066         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4067         spin_lock(&vmap_area_lock);
4068
4069         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4070 }
4071
4072 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4073 {
4074         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4075 }
4076
4077 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4078         __releases(&vmap_area_lock)
4079         __releases(&vmap_purge_lock)
4080 {
4081         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4082         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4083 }
4084
4085 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4086 {
4087         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4088                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4089                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4090
4091                 if (!counters)
4092                         return;
4093
4094                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4095                         return;
4096                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4097                 smp_rmb();
4098
4099                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4100
4101                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4102                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4103                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4104                         if (counters[nr])
4105                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4106         }
4107 }
4108
4109 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4110 {
4111         struct vmap_area *va;
4112
4113         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4114         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4115                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4116                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4117                         va->va_end - va->va_start);
4118         }
4119         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4120 }
4121
4122 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4123 {
4124         struct vmap_area *va;
4125         struct vm_struct *v;
4126
4127         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4128
4129         /*
4130          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4131          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4132          */
4133         if (!va->vm) {
4134                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4135                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4136                         va->va_end - va->va_start);
4137
4138                 goto final;
4139         }
4140
4141         v = va->vm;
4142
4143         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4144                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4145
4146         if (v->caller)
4147                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4148
4149         if (v->nr_pages)
4150                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4151
4152         if (v->phys_addr)
4153                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4154
4155         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4156                 seq_puts(m, " ioremap");
4157
4158         if (v->flags & VM_ALLOC)
4159                 seq_puts(m, " vmalloc");
4160
4161         if (v->flags & VM_MAP)
4162                 seq_puts(m, " vmap");
4163
4164         if (v->flags & VM_USERMAP)
4165                 seq_puts(m, " user");
4166
4167         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4168                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4169
4170         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4171                 seq_puts(m, " vpages");
4172
4173         show_numa_info(m, v);
4174         seq_putc(m, '\n');
4175
4176         /*
4177          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4178          */
4179 final:
4180         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4181                 show_purge_info(m);
4182
4183         return 0;
4184 }
4185
4186 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4187         .start = s_start,
4188         .next = s_next,
4189         .stop = s_stop,
4190         .show = s_show,
4191 };
4192
4193 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4194 {
4195         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4196                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4197                                 &vmalloc_op,
4198                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4199         else
4200                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4201         return 0;
4202 }
4203 module_init(proc_vmalloc_init);
4204
4205 #endif