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/llist.h>
  35 #include <linux/bitops.h>
  36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  37 #include <linux/overflow.h>
  38 #include <linux/pgtable.h>
  39 #include <linux/uaccess.h>
  40 #include <linux/hugetlb.h>
  41 #include <asm/tlbflush.h>
  42 #include <asm/shmparam.h>
  43
  44 #include "internal.h"
  45 #include "pgalloc-track.h"
  46
  47 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  48 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  49
  50 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  51 {
  52         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  53         return 0;
  54 }
  55 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  56 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  57 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  58 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  59
  60 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  61 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  62
  63 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  64 {
  65         vmap_allow_huge = false;
  66         return 0;
  67 }
  68 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  69 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  70 static const bool vmap_allow_huge = false;
  71 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  72
  73 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  74 {
  75         unsigned long addr = (unsigned long)x;
  76
  77         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  78 }
  79 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  80
  81 struct vfree_deferred {
  82         struct llist_head list;
  83         struct work_struct wq;
  84 };
  85 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  86
  87 static void __vunmap(const void *, int);
  88
  89 static void free_work(struct work_struct *w)
  90 {
  91         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  92         struct llist_node *t, *llnode;
  93
  94         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
  95                 __vunmap((void *)llnode, 1);
  96 }
  97
  98 /*** Page table manipulation functions ***/
  99 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 100                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 101                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 102 {
 103         pte_t *pte;
 104         u64 pfn;
 105         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 106
 107         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 108         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 109         if (!pte)
 110                 return -ENOMEM;
 111         do {
 112                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 113
 114 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 115                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 116                 if (size != PAGE_SIZE) {
 117                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 118
 119                         entry = pte_mkhuge(entry);
 120                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 121                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 122                         pfn += PFN_DOWN(size);
 123                         continue;
 124                 }
 125 #endif
 126                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 127                 pfn++;
 128         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 129         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 130         return 0;
 131 }
 132
 133 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 134                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 135                         unsigned int max_page_shift)
 136 {
 137         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 138                 return 0;
 139
 140         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 141                 return 0;
 142
 143         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 144                 return 0;
 145
 146         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 147                 return 0;
 148
 149         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 150                 return 0;
 151
 152         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 153                 return 0;
 154
 155         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 156 }
 157
 158 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 159                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 160                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 161 {
 162         pmd_t *pmd;
 163         unsigned long next;
 164
 165         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 166         if (!pmd)
 167                 return -ENOMEM;
 168         do {
 169                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 170
 171                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 172                                         max_page_shift)) {
 173                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 174                         continue;
 175                 }
 176
 177                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 178                         return -ENOMEM;
 179         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 180         return 0;
 181 }
 182
 183 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 184                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 185                         unsigned int max_page_shift)
 186 {
 187         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 188                 return 0;
 189
 190         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 191                 return 0;
 192
 193         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 194                 return 0;
 195
 196         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 197                 return 0;
 198
 199         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 200                 return 0;
 201
 202         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 203                 return 0;
 204
 205         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 206 }
 207
 208 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 209                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 210                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 211 {
 212         pud_t *pud;
 213         unsigned long next;
 214
 215         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 216         if (!pud)
 217                 return -ENOMEM;
 218         do {
 219                 next = pud_addr_end(addr, end);
 220
 221                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 222                                         max_page_shift)) {
 223                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 224                         continue;
 225                 }
 226
 227                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 228                                         max_page_shift, mask))
 229                         return -ENOMEM;
 230         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 235                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 236                         unsigned int max_page_shift)
 237 {
 238         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 239                 return 0;
 240
 241         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 242                 return 0;
 243
 244         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 245                 return 0;
 246
 247         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 248                 return 0;
 249
 250         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 251                 return 0;
 252
 253         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 254                 return 0;
 255
 256         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 257 }
 258
 259 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 260                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 261                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 262 {
 263         p4d_t *p4d;
 264         unsigned long next;
 265
 266         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 267         if (!p4d)
 268                 return -ENOMEM;
 269         do {
 270                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 271
 272                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 273                                         max_page_shift)) {
 274                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 275                         continue;
 276                 }
 277
 278                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 279                                         max_page_shift, mask))
 280                         return -ENOMEM;
 281         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 282         return 0;
 283 }
 284
 285 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 286                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 287                         unsigned int max_page_shift)
 288 {
 289         pgd_t *pgd;
 290         unsigned long start;
 291         unsigned long next;
 292         int err;
 293         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 294
 295         might_sleep();
 296         BUG_ON(addr >= end);
 297
 298         start = addr;
 299         pgd = pgd_offset_k(addr);
 300         do {
 301                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 302                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 303                                         max_page_shift, &mask);
 304                 if (err)
 305                         break;
 306         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 307
 308         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 309                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 310
 311         return err;
 312 }
 313
 314 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 315                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 316 {
 317         int err;
 318
 319         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 320                                  ioremap_max_page_shift);
 321         flush_cache_vmap(addr, end);
 322         return err;
 323 }
 324
 325 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 326                              pgtbl_mod_mask *mask)
 327 {
 328         pte_t *pte;
 329
 330         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 331         do {
 332                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 333                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 334         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 335         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 336 }
 337
 338 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 339                              pgtbl_mod_mask *mask)
 340 {
 341         pmd_t *pmd;
 342         unsigned long next;
 343         int cleared;
 344
 345         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 346         do {
 347                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 348
 349                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 350                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 351                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 352
 353                 if (cleared)
 354                         continue;
 355                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 356                         continue;
 357                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 358
 359                 cond_resched();
 360         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 361 }
 362
 363 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 364                              pgtbl_mod_mask *mask)
 365 {
 366         pud_t *pud;
 367         unsigned long next;
 368         int cleared;
 369
 370         pud = pud_offset(p4d, addr);
 371         do {
 372                 next = pud_addr_end(addr, end);
 373
 374                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 375                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 376                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 377
 378                 if (cleared)
 379                         continue;
 380                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 381                         continue;
 382                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 383         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 384 }
 385
 386 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 387                              pgtbl_mod_mask *mask)
 388 {
 389         p4d_t *p4d;
 390         unsigned long next;
 391         int cleared;
 392
 393         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 394         do {
 395                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 396
 397                 cleared = p4d_clear_huge(p4d);
 398                 if (cleared || p4d_bad(*p4d))
 399                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 400
 401                 if (cleared)
 402                         continue;
 403                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 404                         continue;
 405                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 406         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 407 }
 408
 409 /*
 410  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 411  * flush caches or TLBs.
 412  *
 413  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 414  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 415  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 416  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 417  * coalesced).
 418  *
 419  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 420  */
 421 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 422 {
 423         unsigned long next;
 424         pgd_t *pgd;
 425         unsigned long addr = start;
 426         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 427
 428         BUG_ON(addr >= end);
 429         pgd = pgd_offset_k(addr);
 430         do {
 431                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 432                 if (pgd_bad(*pgd))
 433                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 434                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 435                         continue;
 436                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 437         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 438
 439         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 440                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 441 }
 442
 443 /**
 444  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 445  * @addr: start of the VM area to unmap
 446  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 447  *
 448  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 449  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 450  * is a kernel bug.
 451  */
 452 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 453 {
 454         flush_cache_vunmap(addr, end);
 455         vunmap_range_noflush(addr, end);
 456         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 457 }
 458
 459 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 460                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 461                 pgtbl_mod_mask *mask)
 462 {
 463         pte_t *pte;
 464
 465         /*
 466          * nr is a running index into the array which helps higher level
 467          * callers keep track of where we're up to.
 468          */
 469
 470         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 471         if (!pte)
 472                 return -ENOMEM;
 473         do {
 474                 struct page *page = pages[*nr];
 475
 476                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 477                         return -EBUSY;
 478                 if (WARN_ON(!page))
 479                         return -ENOMEM;
 480                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 481                 (*nr)++;
 482         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 483         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 484         return 0;
 485 }
 486
 487 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 488                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 489                 pgtbl_mod_mask *mask)
 490 {
 491         pmd_t *pmd;
 492         unsigned long next;
 493
 494         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 495         if (!pmd)
 496                 return -ENOMEM;
 497         do {
 498                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 499                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 500                         return -ENOMEM;
 501         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 502         return 0;
 503 }
 504
 505 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 506                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 507                 pgtbl_mod_mask *mask)
 508 {
 509         pud_t *pud;
 510         unsigned long next;
 511
 512         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 513         if (!pud)
 514                 return -ENOMEM;
 515         do {
 516                 next = pud_addr_end(addr, end);
 517                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 518                         return -ENOMEM;
 519         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 524                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 525                 pgtbl_mod_mask *mask)
 526 {
 527         p4d_t *p4d;
 528         unsigned long next;
 529
 530         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 531         if (!p4d)
 532                 return -ENOMEM;
 533         do {
 534                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 535                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 536                         return -ENOMEM;
 537         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 538         return 0;
 539 }
 540
 541 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 542                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 543 {
 544         unsigned long start = addr;
 545         pgd_t *pgd;
 546         unsigned long next;
 547         int err = 0;
 548         int nr = 0;
 549         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 550
 551         BUG_ON(addr >= end);
 552         pgd = pgd_offset_k(addr);
 553         do {
 554                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 555                 if (pgd_bad(*pgd))
 556                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 557                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 558                 if (err)
 559                         return err;
 560         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 561
 562         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 563                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 564
 565         return 0;
 566 }
 567
 568 /*
 569  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 570  * flush caches.
 571  *
 572  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 573  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 574  *
 575  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 576  */
 577 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 578                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 579 {
 580         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 581
 582         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 583
 584         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 585                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 586                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 587
 588         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 589                 int err;
 590
 591                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 592                                         __pa(page_address(pages[i])), prot,
 593                                         page_shift);
 594                 if (err)
 595                         return err;
 596
 597                 addr += 1UL << page_shift;
 598         }
 599
 600         return 0;
 601 }
 602
 603 /**
 604  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 605  * @addr: start of the VM area to map
 606  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 607  * @prot: page protection flags to use
 608  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 609  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 610  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 611  *
 612  * RETURNS:
 613  * 0 on success, -errno on failure.
 614  */
 615 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 616                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 617 {
 618         int err;
 619
 620         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 621         flush_cache_vmap(addr, end);
 622         return err;
 623 }
 624
 625 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 626 {
 627         /*
 628          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 629          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 630          * just put it in the vmalloc space.
 631          */
 632 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 633         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 634         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 635                 return 1;
 636 #endif
 637         return is_vmalloc_addr(x);
 638 }
 639
 640 /*
 641  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 642  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 643  * matches small vmap mappings.
 644  */
 645 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 646 {
 647         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 648         struct page *page = NULL;
 649         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 650         p4d_t *p4d;
 651         pud_t *pud;
 652         pmd_t *pmd;
 653         pte_t *ptep, pte;
 654
 655         /*
 656          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 657          * architectures that do not vmalloc module space
 658          */
 659         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 660
 661         if (pgd_none(*pgd))
 662                 return NULL;
 663         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 664                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 665         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 666                 return NULL;
 667
 668         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 669         if (p4d_none(*p4d))
 670                 return NULL;
 671         if (p4d_leaf(*p4d))
 672                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 673         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 674                 return NULL;
 675
 676         pud = pud_offset(p4d, addr);
 677         if (pud_none(*pud))
 678                 return NULL;
 679         if (pud_leaf(*pud))
 680                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 681         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 682                 return NULL;
 683
 684         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 685         if (pmd_none(*pmd))
 686                 return NULL;
 687         if (pmd_leaf(*pmd))
 688                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 689         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 690                 return NULL;
 691
 692         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 693         pte = *ptep;
 694         if (pte_present(pte))
 695                 page = pte_page(pte);
 696         pte_unmap(ptep);
 697
 698         return page;
 699 }
 700 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 701
 702 /*
 703  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 704  */
 705 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 706 {
 707         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 708 }
 709 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 710
 711
 712 /*** Global kva allocator ***/
 713
 714 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 715 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 716
 717
 718 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 719 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 720 /* Export for kexec only */
 721 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 722 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 723 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 724
 725 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 726 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 727 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 728
 729 /*
 730  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 731  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 732  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 733  * free block.
 734  */
 735 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 736
 737 /*
 738  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 739  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 740  */
 741 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 742
 743 /*
 744  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 745  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 746  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 747  * object is released.
 748  *
 749  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 750  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 751  * find a lowest match of free area.
 752  */
 753 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 754
 755 /*
 756  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 757  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 758  * to use more permissive allocation masks.
 759  */
 760 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 761
 762 static __always_inline unsigned long
 763 va_size(struct vmap_area *va)
 764 {
 765         return (va->va_end - va->va_start);
 766 }
 767
 768 static __always_inline unsigned long
 769 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 770 {
 771         struct vmap_area *va;
 772
 773         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 774         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 775 }
 776
 777 /*
 778  * Gets called when remove the node and rotate.
 779  */
 780 static __always_inline unsigned long
 781 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
 782 {
 783         return max3(va_size(va),
 784                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
 785                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
 786 }
 787
 788 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 789         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 790
 791 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 792 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 793 static unsigned long lazy_max_pages(void);
 794
 795 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 796
 797 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 798 {
 799         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 800 }
 801
 802 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 803 {
 804         struct vmap_area *va = NULL;
 805         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 806
 807         while (n) {
 808                 struct vmap_area *tmp;
 809
 810                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 811                 if (tmp->va_end > addr) {
 812                         va = tmp;
 813                         if (tmp->va_start <= addr)
 814                                 break;
 815
 816                         n = n->rb_left;
 817                 } else
 818                         n = n->rb_right;
 819         }
 820
 821         return va;
 822 }
 823
 824 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 825 {
 826         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 827
 828         while (n) {
 829                 struct vmap_area *va;
 830
 831                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 832                 if (addr < va->va_start)
 833                         n = n->rb_left;
 834                 else if (addr >= va->va_end)
 835                         n = n->rb_right;
 836                 else
 837                         return va;
 838         }
 839
 840         return NULL;
 841 }
 842
 843 /*
 844  * This function returns back addresses of parent node
 845  * and its left or right link for further processing.
 846  *
 847  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 848  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 849  * have to be declined and actually considered as a bug.
 850  */
 851 static __always_inline struct rb_node **
 852 find_va_links(struct vmap_area *va,
 853         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 854         struct rb_node **parent)
 855 {
 856         struct vmap_area *tmp_va;
 857         struct rb_node **link;
 858
 859         if (root) {
 860                 link = &root->rb_node;
 861                 if (unlikely(!*link)) {
 862                         *parent = NULL;
 863                         return link;
 864                 }
 865         } else {
 866                 link = &from;
 867         }
 868
 869         /*
 870          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 871          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 872          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 873          */
 874         do {
 875                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 876
 877                 /*
 878                  * During the traversal we also do some sanity check.
 879                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 880                  * or full overlaps.
 881                  */
 882                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
 883                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
 884                         link = &(*link)->rb_left;
 885                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
 886                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
 887                         link = &(*link)->rb_right;
 888                 else {
 889                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 890                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 891
 892                         return NULL;
 893                 }
 894         } while (*link);
 895
 896         *parent = &tmp_va->rb_node;
 897         return link;
 898 }
 899
 900 static __always_inline struct list_head *
 901 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 902 {
 903         struct list_head *list;
 904
 905         if (unlikely(!parent))
 906                 /*
 907                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 908                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 909                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 910                  * happen but we handle this case anyway.
 911                  */
 912                 return NULL;
 913
 914         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 915         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 916 }
 917
 918 static __always_inline void
 919 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 920         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
 921 {
 922         /*
 923          * VA is still not in the list, but we can
 924          * identify its future previous list_head node.
 925          */
 926         if (likely(parent)) {
 927                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 928                 if (&parent->rb_right != link)
 929                         head = head->prev;
 930         }
 931
 932         /* Insert to the rb-tree */
 933         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 934         if (root == &free_vmap_area_root) {
 935                 /*
 936                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 937                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 938                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 939                  * It is because of we populate the tree from the bottom
 940                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 941                  *
 942                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 943                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 944                  * the correct order later on.
 945                  */
 946                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 947                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 948                 va->subtree_max_size = 0;
 949         } else {
 950                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 951         }
 952
 953         /* Address-sort this list */
 954         list_add(&va->list, head);
 955 }
 956
 957 static __always_inline void
 958 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
 959 {
 960         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 961                 return;
 962
 963         if (root == &free_vmap_area_root)
 964                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 965                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 966         else
 967                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 968
 969         list_del(&va->list);
 970         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 971 }
 972
 973 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
 974 static void
 975 augment_tree_propagate_check(void)
 976 {
 977         struct vmap_area *va;
 978         unsigned long computed_size;
 979
 980         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
 981                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
 982                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
 983                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
 984                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
 985         }
 986 }
 987 #endif
 988
 989 /*
 990  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
 991  * levels starting from VA point. The propagation must be done
 992  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
 993  * in case of newly inserting of VA to the tree.
 994  *
 995  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
 996  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
 997  * - After VA has been shrunk(allocation path);
 998  * - After VA has been increased(merging path).
 999  *
1000  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1001  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1002  * to the root node.
1003  *
1004  *       4--8
1005  *        /\
1006  *       /  \
1007  *      /    \
1008  *    2--2  8--8
1009  *
1010  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1011  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1012  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1013  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1014  * node becomes 4--6.
1015  */
1016 static __always_inline void
1017 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1018 {
1019         /*
1020          * Populate the tree from bottom towards the root until
1021          * the calculated maximum available size of checked node
1022          * is equal to its current one.
1023          */
1024         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1025
1026 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1027         augment_tree_propagate_check();
1028 #endif
1029 }
1030
1031 static void
1032 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1033         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1034 {
1035         struct rb_node **link;
1036         struct rb_node *parent;
1037
1038         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1039         if (link)
1040                 link_va(va, root, parent, link, head);
1041 }
1042
1043 static void
1044 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1045         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1046         struct list_head *head)
1047 {
1048         struct rb_node **link;
1049         struct rb_node *parent;
1050
1051         if (from)
1052                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1053         else
1054                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1055
1056         if (link) {
1057                 link_va(va, root, parent, link, head);
1058                 augment_tree_propagate_from(va);
1059         }
1060 }
1061
1062 /*
1063  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1064  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1065  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1066  * freed.
1067  *
1068  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1069  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1070  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1071  * ongoing.
1072  */
1073 static __always_inline struct vmap_area *
1074 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1075         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1076 {
1077         struct vmap_area *sibling;
1078         struct list_head *next;
1079         struct rb_node **link;
1080         struct rb_node *parent;
1081         bool merged = false;
1082
1083         /*
1084          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1085          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1086          */
1087         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1088         if (!link)
1089                 return NULL;
1090
1091         /*
1092          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1093          */
1094         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1095         if (unlikely(next == NULL))
1096                 goto insert;
1097
1098         /*
1099          * start            end
1100          * |                |
1101          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1102          *                  |                |
1103          *                  start            end
1104          */
1105         if (next != head) {
1106                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1107                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1108                         sibling->va_start = va->va_start;
1109
1110                         /* Free vmap_area object. */
1111                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1112
1113                         /* Point to the new merged area. */
1114                         va = sibling;
1115                         merged = true;
1116                 }
1117         }
1118
1119         /*
1120          * start            end
1121          * |                |
1122          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1123          *                  |                |
1124          *                  start            end
1125          */
1126         if (next->prev != head) {
1127                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1128                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1129                         /*
1130                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1131                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1132                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1133                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1134                          * "normalized" because of rotation operations.
1135                          */
1136                         if (merged)
1137                                 unlink_va(va, root);
1138
1139                         sibling->va_end = va->va_end;
1140
1141                         /* Free vmap_area object. */
1142                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1143
1144                         /* Point to the new merged area. */
1145                         va = sibling;
1146                         merged = true;
1147                 }
1148         }
1149
1150 insert:
1151         if (!merged)
1152                 link_va(va, root, parent, link, head);
1153
1154         return va;
1155 }
1156
1157 static __always_inline struct vmap_area *
1158 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1159         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1160 {
1161         va = merge_or_add_vmap_area(va, root, head);
1162         if (va)
1163                 augment_tree_propagate_from(va);
1164
1165         return va;
1166 }
1167
1168 static __always_inline bool
1169 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1170         unsigned long align, unsigned long vstart)
1171 {
1172         unsigned long nva_start_addr;
1173
1174         if (va->va_start > vstart)
1175                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1176         else
1177                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1178
1179         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1180         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1181                         nva_start_addr < vstart)
1182                 return false;
1183
1184         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1185 }
1186
1187 /*
1188  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1189  * that will accomplish the request corresponding to passing
1190  * parameters.
1191  */
1192 static __always_inline struct vmap_area *
1193 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
1194         unsigned long align, unsigned long vstart)
1195 {
1196         struct vmap_area *va;
1197         struct rb_node *node;
1198         unsigned long length;
1199
1200         /* Start from the root. */
1201         node = free_vmap_area_root.rb_node;
1202
1203         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1204         length = size + align - 1;
1205
1206         while (node) {
1207                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1208
1209                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1210                                 vstart < va->va_start) {
1211                         node = node->rb_left;
1212                 } else {
1213                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1214                                 return va;
1215
1216                         /*
1217                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1218                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1219                          * equal or bigger to the requested search length.
1220                          */
1221                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1222                                 node = node->rb_right;
1223                                 continue;
1224                         }
1225
1226                         /*
1227                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1228                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1229                          * only once due to "vstart" restriction.
1230                          */
1231                         while ((node = rb_parent(node))) {
1232                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1233                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1234                                         return va;
1235
1236                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1237                                                 vstart <= va->va_start) {
1238                                         node = node->rb_right;
1239                                         break;
1240                                 }
1241                         }
1242                 }
1243         }
1244
1245         return NULL;
1246 }
1247
1248 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1249 #include <linux/random.h>
1250
1251 static struct vmap_area *
1252 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
1253         unsigned long align, unsigned long vstart)
1254 {
1255         struct vmap_area *va;
1256
1257         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1258                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1259                         continue;
1260
1261                 return va;
1262         }
1263
1264         return NULL;
1265 }
1266
1267 static void
1268 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
1269 {
1270         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1271         unsigned long vstart;
1272         unsigned int rnd;
1273
1274         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1275         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1276
1277         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
1278         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
1279
1280         if (va_1 != va_2)
1281                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1282                         va_1, va_2, vstart);
1283 }
1284 #endif
1285
1286 enum fit_type {
1287         NOTHING_FIT = 0,
1288         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1289         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1290         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1291         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1292 };
1293
1294 static __always_inline enum fit_type
1295 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1296         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1297 {
1298         enum fit_type type;
1299
1300         /* Check if it is within VA. */
1301         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1302                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1303                 return NOTHING_FIT;
1304
1305         /* Now classify. */
1306         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1307                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1308                         type = FL_FIT_TYPE;
1309                 else
1310                         type = LE_FIT_TYPE;
1311         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1312                 type = RE_FIT_TYPE;
1313         } else {
1314                 type = NE_FIT_TYPE;
1315         }
1316
1317         return type;
1318 }
1319
1320 static __always_inline int
1321 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
1322         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
1323         enum fit_type type)
1324 {
1325         struct vmap_area *lva = NULL;
1326
1327         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1328                 /*
1329                  * No need to split VA, it fully fits.
1330                  *
1331                  * |               |
1332                  * V      NVA      V
1333                  * |---------------|
1334                  */
1335                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
1336                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1337         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1338                 /*
1339                  * Split left edge of fit VA.
1340                  *
1341                  * |       |
1342                  * V  NVA  V   R
1343                  * |-------|-------|
1344                  */
1345                 va->va_start += size;
1346         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1347                 /*
1348                  * Split right edge of fit VA.
1349                  *
1350                  *         |       |
1351                  *     L   V  NVA  V
1352                  * |-------|-------|
1353                  */
1354                 va->va_end = nva_start_addr;
1355         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1356                 /*
1357                  * Split no edge of fit VA.
1358                  *
1359                  *     |       |
1360                  *   L V  NVA  V R
1361                  * |---|-------|---|
1362                  */
1363                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1364                 if (unlikely(!lva)) {
1365                         /*
1366                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1367                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1368                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1369                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1370                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1371                          * are its main fitting cases.
1372                          *
1373                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1374                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1375                          * big free space that has to be split.
1376                          *
1377                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1378                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1379                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1380                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1381                          * split purpose. That is rare and most time does not
1382                          * occur.
1383                          *
1384                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1385                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1386                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1387                          * triggered to repeat one more time. See more details
1388                          * in alloc_vmap_area() function.
1389                          */
1390                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1391                         if (!lva)
1392                                 return -1;
1393                 }
1394
1395                 /*
1396                  * Build the remainder.
1397                  */
1398                 lva->va_start = va->va_start;
1399                 lva->va_end = nva_start_addr;
1400
1401                 /*
1402                  * Shrink this VA to remaining size.
1403                  */
1404                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1405         } else {
1406                 return -1;
1407         }
1408
1409         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1410                 augment_tree_propagate_from(va);
1411
1412                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1413                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1414                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1415         }
1416
1417         return 0;
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1422  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1423  */
1424 static __always_inline unsigned long
1425 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1426         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1427 {
1428         unsigned long nva_start_addr;
1429         struct vmap_area *va;
1430         enum fit_type type;
1431         int ret;
1432
1433         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1434         if (unlikely(!va))
1435                 return vend;
1436
1437         if (va->va_start > vstart)
1438                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1439         else
1440                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1441
1442         /* Check the "vend" restriction. */
1443         if (nva_start_addr + size > vend)
1444                 return vend;
1445
1446         /* Classify what we have found. */
1447         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1448         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1449                 return vend;
1450
1451         /* Update the free vmap_area. */
1452         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1453         if (ret)
1454                 return vend;
1455
1456 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1457         find_vmap_lowest_match_check(size);
1458 #endif
1459
1460         return nva_start_addr;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1465  */
1466 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1467 {
1468         /*
1469          * Remove from the busy tree/list.
1470          */
1471         spin_lock(&vmap_area_lock);
1472         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1473         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1474
1475         /*
1476          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1477          */
1478         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1479         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1480         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1481 }
1482
1483 static inline void
1484 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1485 {
1486         struct vmap_area *va = NULL;
1487
1488         /*
1489          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1490          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1491          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1492          *
1493          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1494          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1495          * condition and high memory pressure.
1496          */
1497         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1498                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1499
1500         spin_lock(lock);
1501
1502         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1503                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1508  * vstart and vend.
1509  */
1510 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1511                                 unsigned long align,
1512                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1513                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1514 {
1515         struct vmap_area *va;
1516         unsigned long freed;
1517         unsigned long addr;
1518         int purged = 0;
1519         int ret;
1520
1521         BUG_ON(!size);
1522         BUG_ON(offset_in_page(size));
1523         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1524
1525         if (unlikely(!vmap_initialized))
1526                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1527
1528         might_sleep();
1529         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1530
1531         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1532         if (unlikely(!va))
1533                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1534
1535         /*
1536          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1537          * to avoid false negatives.
1538          */
1539         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1540
1541 retry:
1542         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1543         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1544         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1545
1546         /*
1547          * If an allocation fails, the "vend" address is
1548          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1549          */
1550         if (unlikely(addr == vend))
1551                 goto overflow;
1552
1553         va->va_start = addr;
1554         va->va_end = addr + size;
1555         va->vm = NULL;
1556
1557         spin_lock(&vmap_area_lock);
1558         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1559         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1560
1561         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1562         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1563         BUG_ON(va->va_end > vend);
1564
1565         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1566         if (ret) {
1567                 free_vmap_area(va);
1568                 return ERR_PTR(ret);
1569         }
1570
1571         return va;
1572
1573 overflow:
1574         if (!purged) {
1575                 purge_vmap_area_lazy();
1576                 purged = 1;
1577                 goto retry;
1578         }
1579
1580         freed = 0;
1581         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1582
1583         if (freed > 0) {
1584                 purged = 0;
1585                 goto retry;
1586         }
1587
1588         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1589                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1590                         size);
1591
1592         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1593         return ERR_PTR(-EBUSY);
1594 }
1595
1596 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1597 {
1598         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1599 }
1600 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1601
1602 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1603 {
1604         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1605 }
1606 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1607
1608 /*
1609  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1610  * before attempting to purge with a TLB flush.
1611  *
1612  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1613  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1614  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1615  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1616  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1617  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1618  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1619  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1620  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1621  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1622  * becomes a problem on bigger systems.
1623  */
1624 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1625 {
1626         unsigned int log;
1627
1628         log = fls(num_online_cpus());
1629
1630         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1631 }
1632
1633 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1634
1635 /*
1636  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1637  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1638  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1639  */
1640 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1641
1642 /* for per-CPU blocks */
1643 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1644
1645 #ifdef CONFIG_X86_64
1646 /*
1647  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1648  * immediately freed.
1649  */
1650 void set_iounmap_nonlazy(void)
1651 {
1652         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1653 }
1654 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1655
1656 /*
1657  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1658  */
1659 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1660 {
1661         unsigned long resched_threshold;
1662         struct list_head local_pure_list;
1663         struct vmap_area *va, *n_va;
1664
1665         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1666
1667         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1668         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1669         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_pure_list);
1670         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1671
1672         if (unlikely(list_empty(&local_pure_list)))
1673                 return false;
1674
1675         start = min(start,
1676                 list_first_entry(&local_pure_list,
1677                         struct vmap_area, list)->va_start);
1678
1679         end = max(end,
1680                 list_last_entry(&local_pure_list,
1681                         struct vmap_area, list)->va_end);
1682
1683         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1684         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1685
1686         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1687         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_pure_list, list) {
1688                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1689                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1690                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1691
1692                 /*
1693                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1694                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1695                  * anything.
1696                  */
1697                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1698                                 &free_vmap_area_list);
1699
1700                 if (!va)
1701                         continue;
1702
1703                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1704                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1705                                               va->va_start, va->va_end);
1706
1707                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1708
1709                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1710                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1711         }
1712         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1713         return true;
1714 }
1715
1716 /*
1717  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1718  * is already purging.
1719  */
1720 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1721 {
1722         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1723                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1724                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1725         }
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1730  */
1731 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1732 {
1733         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1734         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1735         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1736         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1737 }
1738
1739 /*
1740  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1741  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1742  * previously.
1743  */
1744 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1745 {
1746         unsigned long nr_lazy;
1747
1748         spin_lock(&vmap_area_lock);
1749         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1750         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1751
1752         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1753                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1754
1755         /*
1756          * Merge or place it to the purge tree/list.
1757          */
1758         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1759         merge_or_add_vmap_area(va,
1760                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1761         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1762
1763         /* After this point, we may free va at any time */
1764         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1765                 try_purge_vmap_area_lazy();
1766 }
1767
1768 /*
1769  * Free and unmap a vmap area
1770  */
1771 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1772 {
1773         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1774         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1775         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1776                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1777
1778         free_vmap_area_noflush(va);
1779 }
1780
1781 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1782 {
1783         struct vmap_area *va;
1784
1785         spin_lock(&vmap_area_lock);
1786         va = __find_vmap_area(addr);
1787         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1788
1789         return va;
1790 }
1791
1792 /*** Per cpu kva allocator ***/
1793
1794 /*
1795  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1796  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1797  */
1798 /*
1799  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1800  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1801  * instead (we just need a rough idea)
1802  */
1803 #if BITS_PER_LONG == 32
1804 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1805 #else
1806 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1807 #endif
1808
1809 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1810 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1811 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1812 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1813 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1814 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1815 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1816                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1817                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1818                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1819
1820 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1821
1822 struct vmap_block_queue {
1823         spinlock_t lock;
1824         struct list_head free;
1825 };
1826
1827 struct vmap_block {
1828         spinlock_t lock;
1829         struct vmap_area *va;
1830         unsigned long free, dirty;
1831         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1832         struct list_head free_list;
1833         struct rcu_head rcu_head;
1834         struct list_head purge;
1835 };
1836
1837 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1838 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1839
1840 /*
1841  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1842  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1843  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1844  */
1845 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1846
1847 /*
1848  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1849  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1850  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1851  * big problem.
1852  */
1853
1854 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1855 {
1856         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1857         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1858         return addr;
1859 }
1860
1861 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1862 {
1863         unsigned long addr;
1864
1865         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1866         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1867         return (void *)addr;
1868 }
1869
1870 /**
1871  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1872  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1873  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1874  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1875  *
1876  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1877  */
1878 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1879 {
1880         struct vmap_block_queue *vbq;
1881         struct vmap_block *vb;
1882         struct vmap_area *va;
1883         unsigned long vb_idx;
1884         int node, err;
1885         void *vaddr;
1886
1887         node = numa_node_id();
1888
1889         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1890                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1891         if (unlikely(!vb))
1892                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1893
1894         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1895                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1896                                         node, gfp_mask);
1897         if (IS_ERR(va)) {
1898                 kfree(vb);
1899                 return ERR_CAST(va);
1900         }
1901
1902         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1903         spin_lock_init(&vb->lock);
1904         vb->va = va;
1905         /* At least something should be left free */
1906         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1907         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1908         vb->dirty = 0;
1909         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1910         vb->dirty_max = 0;
1911         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1912
1913         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1914         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1915         if (err) {
1916                 kfree(vb);
1917                 free_vmap_area(va);
1918                 return ERR_PTR(err);
1919         }
1920
1921         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1922         spin_lock(&vbq->lock);
1923         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1924         spin_unlock(&vbq->lock);
1925         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1926
1927         return vaddr;
1928 }
1929
1930 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1931 {
1932         struct vmap_block *tmp;
1933
1934         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
1935         BUG_ON(tmp != vb);
1936
1937         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1938         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1939 }
1940
1941 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1942 {
1943         LIST_HEAD(purge);
1944         struct vmap_block *vb;
1945         struct vmap_block *n_vb;
1946         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1947
1948         rcu_read_lock();
1949         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1950
1951                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1952                         continue;
1953
1954                 spin_lock(&vb->lock);
1955                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1956                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1957                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1958                         vb->dirty_min = 0;
1959                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1960                         spin_lock(&vbq->lock);
1961                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1962                         spin_unlock(&vbq->lock);
1963                         spin_unlock(&vb->lock);
1964                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1965                 } else
1966                         spin_unlock(&vb->lock);
1967         }
1968         rcu_read_unlock();
1969
1970         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1971                 list_del(&vb->purge);
1972                 free_vmap_block(vb);
1973         }
1974 }
1975
1976 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1977 {
1978         int cpu;
1979
1980         for_each_possible_cpu(cpu)
1981                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1982 }
1983
1984 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1985 {
1986         struct vmap_block_queue *vbq;
1987         struct vmap_block *vb;
1988         void *vaddr = NULL;
1989         unsigned int order;
1990
1991         BUG_ON(offset_in_page(size));
1992         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1993         if (WARN_ON(size == 0)) {
1994                 /*
1995                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1996                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1997                  * early.
1998                  */
1999                 return NULL;
2000         }
2001         order = get_order(size);
2002
2003         rcu_read_lock();
2004         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
2005         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2006                 unsigned long pages_off;
2007
2008                 spin_lock(&vb->lock);
2009                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2010                         spin_unlock(&vb->lock);
2011                         continue;
2012                 }
2013
2014                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2015                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2016                 vb->free -= 1UL << order;
2017                 if (vb->free == 0) {
2018                         spin_lock(&vbq->lock);
2019                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2020                         spin_unlock(&vbq->lock);
2021                 }
2022
2023                 spin_unlock(&vb->lock);
2024                 break;
2025         }
2026
2027         put_cpu_var(vmap_block_queue);
2028         rcu_read_unlock();
2029
2030         /* Allocate new block if nothing was found */
2031         if (!vaddr)
2032                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2033
2034         return vaddr;
2035 }
2036
2037 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2038 {
2039         unsigned long offset;
2040         unsigned int order;
2041         struct vmap_block *vb;
2042
2043         BUG_ON(offset_in_page(size));
2044         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2045
2046         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2047
2048         order = get_order(size);
2049         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2050         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2051
2052         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2053
2054         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2055                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2056
2057         spin_lock(&vb->lock);
2058
2059         /* Expand dirty range */
2060         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2061         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2062
2063         vb->dirty += 1UL << order;
2064         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2065                 BUG_ON(vb->free);
2066                 spin_unlock(&vb->lock);
2067                 free_vmap_block(vb);
2068         } else
2069                 spin_unlock(&vb->lock);
2070 }
2071
2072 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2073 {
2074         int cpu;
2075
2076         if (unlikely(!vmap_initialized))
2077                 return;
2078
2079         might_sleep();
2080
2081         for_each_possible_cpu(cpu) {
2082                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2083                 struct vmap_block *vb;
2084
2085                 rcu_read_lock();
2086                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2087                         spin_lock(&vb->lock);
2088                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2089                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2090                                 unsigned long s, e;
2091
2092                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2093                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2094
2095                                 start = min(s, start);
2096                                 end   = max(e, end);
2097
2098                                 flush = 1;
2099                         }
2100                         spin_unlock(&vb->lock);
2101                 }
2102                 rcu_read_unlock();
2103         }
2104
2105         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2106         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2107         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2108                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2109         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2110 }
2111
2112 /**
2113  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2114  *
2115  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2116  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2117  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2118  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2119  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2120  *
2121  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2122  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2123  * from the vmap layer.
2124  */
2125 void vm_unmap_aliases(void)
2126 {
2127         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2128         int flush = 0;
2129
2130         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2131 }
2132 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2133
2134 /**
2135  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2136  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2137  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2138  */
2139 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2140 {
2141         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2142         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
2143         struct vmap_area *va;
2144
2145         might_sleep();
2146         BUG_ON(!addr);
2147         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2148         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2149         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2150
2151         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2152
2153         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2154                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2155                 vb_free(addr, size);
2156                 return;
2157         }
2158
2159         va = find_vmap_area(addr);
2160         BUG_ON(!va);
2161         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2162                                     (va->va_end - va->va_start));
2163         free_unmap_vmap_area(va);
2164 }
2165 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2166
2167 /**
2168  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2169  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2170  * @count: number of pages
2171  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2172  *
2173  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2174  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2175  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2176  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2177  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2178  *
2179  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2180  */
2181 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2182 {
2183         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2184         unsigned long addr;
2185         void *mem;
2186
2187         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2188                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2189                 if (IS_ERR(mem))
2190                         return NULL;
2191                 addr = (unsigned long)mem;
2192         } else {
2193                 struct vmap_area *va;
2194                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2195                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2196                 if (IS_ERR(va))
2197                         return NULL;
2198
2199                 addr = va->va_start;
2200                 mem = (void *)addr;
2201         }
2202
2203         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
2204
2205         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2206                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2207                 vm_unmap_ram(mem, count);
2208                 return NULL;
2209         }
2210
2211         return mem;
2212 }
2213 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2214
2215 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2216
2217 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2218 {
2219 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2220         return vm->page_order;
2221 #else
2222         return 0;
2223 #endif
2224 }
2225
2226 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2227 {
2228 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2229         vm->page_order = order;
2230 #else
2231         BUG_ON(order != 0);
2232 #endif
2233 }
2234
2235 /**
2236  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2237  * @vm: vm_struct to add
2238  *
2239  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2240  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2241  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2242  *
2243  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2244  */
2245 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2246 {
2247         struct vm_struct *tmp, **p;
2248
2249         BUG_ON(vmap_initialized);
2250         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2251                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2252                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2253                         break;
2254                 } else
2255                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2256         }
2257         vm->next = *p;
2258         *p = vm;
2259 }
2260
2261 /**
2262  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2263  * @vm: vm_struct to register
2264  * @align: requested alignment
2265  *
2266  * This function is used to register kernel vm area before
2267  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2268  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2269  * vm->addr contains the allocated address.
2270  *
2271  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2272  */
2273 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2274 {
2275         static size_t vm_init_off __initdata;
2276         unsigned long addr;
2277
2278         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
2279         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
2280
2281         vm->addr = (void *)addr;
2282
2283         vm_area_add_early(vm);
2284 }
2285
2286 static void vmap_init_free_space(void)
2287 {
2288         unsigned long vmap_start = 1;
2289         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2290         struct vmap_area *busy, *free;
2291
2292         /*
2293          *     B     F     B     B     B     F
2294          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2295          *  |           The KVA space           |
2296          *  |<--------------------------------->|
2297          */
2298         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2299                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2300                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2301                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2302                                 free->va_start = vmap_start;
2303                                 free->va_end = busy->va_start;
2304
2305                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2306                                         &free_vmap_area_root,
2307                                                 &free_vmap_area_list);
2308                         }
2309                 }
2310
2311                 vmap_start = busy->va_end;
2312         }
2313
2314         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2315                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2316                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2317                         free->va_start = vmap_start;
2318                         free->va_end = vmap_end;
2319
2320                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2321                                 &free_vmap_area_root,
2322                                         &free_vmap_area_list);
2323                 }
2324         }
2325 }
2326
2327 void __init vmalloc_init(void)
2328 {
2329         struct vmap_area *va;
2330         struct vm_struct *tmp;
2331         int i;
2332
2333         /*
2334          * Create the cache for vmap_area objects.
2335          */
2336         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2337
2338         for_each_possible_cpu(i) {
2339                 struct vmap_block_queue *vbq;
2340                 struct vfree_deferred *p;
2341
2342                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2343                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2344                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2345                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2346                 init_llist_head(&p->list);
2347                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2348         }
2349
2350         /* Import existing vmlist entries. */
2351         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2352                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2353                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2354                         continue;
2355
2356                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2357                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2358                 va->vm = tmp;
2359                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2360         }
2361
2362         /*
2363          * Now we can initialize a free vmap space.
2364          */
2365         vmap_init_free_space();
2366         vmap_initialized = true;
2367 }
2368
2369 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2370         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2371 {
2372         vm->flags = flags;
2373         vm->addr = (void *)va->va_start;
2374         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2375         vm->caller = caller;
2376         va->vm = vm;
2377 }
2378
2379 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2380                               unsigned long flags, const void *caller)
2381 {
2382         spin_lock(&vmap_area_lock);
2383         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2384         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2385 }
2386
2387 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2388 {
2389         /*
2390          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2391          * we should make sure that vm has proper values.
2392          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2393          */
2394         smp_wmb();
2395         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2396 }
2397
2398 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2399                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2400                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2401                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2402 {
2403         struct vmap_area *va;
2404         struct vm_struct *area;
2405         unsigned long requested_size = size;
2406
2407         BUG_ON(in_interrupt());
2408         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2409         if (unlikely(!size))
2410                 return NULL;
2411
2412         if (flags & VM_IOREMAP)
2413                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2414                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2415
2416         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2417         if (unlikely(!area))
2418                 return NULL;
2419
2420         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2421                 size += PAGE_SIZE;
2422
2423         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2424         if (IS_ERR(va)) {
2425                 kfree(area);
2426                 return NULL;
2427         }
2428
2429         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2430
2431         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2432
2433         return area;
2434 }
2435
2436 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2437                                        unsigned long start, unsigned long end,
2438                                        const void *caller)
2439 {
2440         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2441                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2442 }
2443
2444 /**
2445  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2446  * @size:        size of the area
2447  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2448  *
2449  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2450  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2451  * on success or %NULL on failure.
2452  *
2453  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2454  */
2455 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2456 {
2457         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2458                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2459                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2460                                   __builtin_return_address(0));
2461 }
2462
2463 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2464                                 const void *caller)
2465 {
2466         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2467                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2468                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2469 }
2470
2471 /**
2472  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2473  * @addr:         base address
2474  *
2475  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2476  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2477  * pointer valid.
2478  *
2479  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2480  */
2481 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2482 {
2483         struct vmap_area *va;
2484
2485         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2486         if (!va)
2487                 return NULL;
2488
2489         return va->vm;
2490 }
2491
2492 /**
2493  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2494  * @addr:           base address
2495  *
2496  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2497  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2498  * on SMP machines, except for its size or flags.
2499  *
2500  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2501  */
2502 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2503 {
2504         struct vmap_area *va;
2505
2506         might_sleep();
2507
2508         spin_lock(&vmap_area_lock);
2509         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2510         if (va && va->vm) {
2511                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2512
2513                 va->vm = NULL;
2514                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2515
2516                 kasan_free_shadow(vm);
2517                 free_unmap_vmap_area(va);
2518
2519                 return vm;
2520         }
2521
2522         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2523         return NULL;
2524 }
2525
2526 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2527                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2528 {
2529         int i;
2530
2531         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2532         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2533                 if (page_address(area->pages[i]))
2534                         set_direct_map(area->pages[i]);
2535 }
2536
2537 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2538 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2539 {
2540         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2541         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2542         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2543         int flush_dmap = 0;
2544         int i;
2545
2546         remove_vm_area(area->addr);
2547
2548         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2549         if (!flush_reset)
2550                 return;
2551
2552         /*
2553          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2554          * return.
2555          */
2556         if (!deallocate_pages) {
2557                 vm_unmap_aliases();
2558                 return;
2559         }
2560
2561         /*
2562          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2563          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2564          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2565          */
2566         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2567                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2568                 if (addr) {
2569                         unsigned long page_size;
2570
2571                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2572                         start = min(addr, start);
2573                         end = max(addr + page_size, end);
2574                         flush_dmap = 1;
2575                 }
2576         }
2577
2578         /*
2579          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2580          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2581          * reset the direct map permissions to the default.
2582          */
2583         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2584         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2585         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2586 }
2587
2588 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2589 {
2590         struct vm_struct *area;
2591
2592         if (!addr)
2593                 return;
2594
2595         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2596                         addr))
2597                 return;
2598
2599         area = find_vm_area(addr);
2600         if (unlikely(!area)) {
2601                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2602                                 addr);
2603                 return;
2604         }
2605
2606         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2607         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2608
2609         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2610
2611         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2612
2613         if (deallocate_pages) {
2614                 unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2615                 int i;
2616
2617                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2618                         struct page *page = area->pages[i];
2619
2620                         BUG_ON(!page);
2621                         __free_pages(page, page_order);
2622                         cond_resched();
2623                 }
2624                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2625
2626                 kvfree(area->pages);
2627         }
2628
2629         kfree(area);
2630 }
2631
2632 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2633 {
2634         /*
2635          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2636          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2637          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2638          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2639          */
2640         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2641
2642         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2643                 schedule_work(&p->wq);
2644 }
2645
2646 /**
2647  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2648  * @addr:         memory base address
2649  *
2650  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2651  * except NMIs.
2652  */
2653 void vfree_atomic(const void *addr)
2654 {
2655         BUG_ON(in_nmi());
2656
2657         kmemleak_free(addr);
2658
2659         if (!addr)
2660                 return;
2661         __vfree_deferred(addr);
2662 }
2663
2664 static void __vfree(const void *addr)
2665 {
2666         if (unlikely(in_interrupt()))
2667                 __vfree_deferred(addr);
2668         else
2669                 __vunmap(addr, 1);
2670 }
2671
2672 /**
2673  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2674  * @addr:  Memory base address
2675  *
2676  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2677  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2678  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2679  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2680  *
2681  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2682  *
2683  * Context:
2684  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2685  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2686  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2687  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2688  */
2689 void vfree(const void *addr)
2690 {
2691         BUG_ON(in_nmi());
2692
2693         kmemleak_free(addr);
2694
2695         might_sleep_if(!in_interrupt());
2696
2697         if (!addr)
2698                 return;
2699
2700         __vfree(addr);
2701 }
2702 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2703
2704 /**
2705  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2706  * @addr:   memory base address
2707  *
2708  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2709  * which was created from the page array passed to vmap().
2710  *
2711  * Must not be called in interrupt context.
2712  */
2713 void vunmap(const void *addr)
2714 {
2715         BUG_ON(in_interrupt());
2716         might_sleep();
2717         if (addr)
2718                 __vunmap(addr, 0);
2719 }
2720 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2721
2722 /**
2723  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2724  * @pages: array of page pointers
2725  * @count: number of pages to map
2726  * @flags: vm_area->flags
2727  * @prot: page protection for the mapping
2728  *
2729  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2730  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2731  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2732  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2733  * vfree() is called on the return value.
2734  *
2735  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2736  */
2737 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2738            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2739 {
2740         struct vm_struct *area;
2741         unsigned long addr;
2742         unsigned long size;             /* In bytes */
2743
2744         might_sleep();
2745
2746         if (count > totalram_pages())
2747                 return NULL;
2748
2749         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2750         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2751         if (!area)
2752                 return NULL;
2753
2754         addr = (unsigned long)area->addr;
2755         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2756                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2757                 vunmap(area->addr);
2758                 return NULL;
2759         }
2760
2761         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2762                 area->pages = pages;
2763                 area->nr_pages = count;
2764         }
2765         return area->addr;
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2768
2769 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2770 struct vmap_pfn_data {
2771         unsigned long   *pfns;
2772         pgprot_t        prot;
2773         unsigned int    idx;
2774 };
2775
2776 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2777 {
2778         struct vmap_pfn_data *data = private;
2779
2780         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2781                 return -EINVAL;
2782         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2783         return 0;
2784 }
2785
2786 /**
2787  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2788  * @pfns: array of PFNs
2789  * @count: number of pages to map
2790  * @prot: page protection for the mapping
2791  *
2792  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2793  * the start address of the mapping.
2794  */
2795 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2796 {
2797         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2798         struct vm_struct *area;
2799
2800         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2801                         __builtin_return_address(0));
2802         if (!area)
2803                 return NULL;
2804         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2805                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2806                 free_vm_area(area);
2807                 return NULL;
2808         }
2809         return area->addr;
2810 }
2811 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2812 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2813
2814 static inline unsigned int
2815 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2816                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2817 {
2818         unsigned int nr_allocated = 0;
2819         struct page *page;
2820         int i;
2821
2822         /*
2823          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2824          * the page array is partly or not at all populated due
2825          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2826          * more permissive.
2827          */
2828         if (!order && nid != NUMA_NO_NODE) {
2829                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2830                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2831
2832                         /*
2833                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2834                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2835                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2836                          * so the range is [1:100].
2837                          */
2838                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2839
2840                         nr = alloc_pages_bulk_array_node(gfp, nid,
2841                                 nr_pages_request, pages + nr_allocated);
2842
2843                         nr_allocated += nr;
2844                         cond_resched();
2845
2846                         /*
2847                          * If zero or pages were obtained partly,
2848                          * fallback to a single page allocator.
2849                          */
2850                         if (nr != nr_pages_request)
2851                                 break;
2852                 }
2853         } else if (order)
2854                 /*
2855                  * Compound pages required for remap_vmalloc_page if
2856                  * high-order pages.
2857                  */
2858                 gfp |= __GFP_COMP;
2859
2860         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2861
2862         while (nr_allocated < nr_pages) {
2863                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2864                         page = alloc_pages(gfp, order);
2865                 else
2866                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2867                 if (unlikely(!page))
2868                         break;
2869
2870                 /*
2871                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2872                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2873                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2874                  */
2875                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
2876                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
2877
2878                 cond_resched();
2879                 nr_allocated += 1U << order;
2880         }
2881
2882         return nr_allocated;
2883 }
2884
2885 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2886                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
2887                                  int node)
2888 {
2889         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2890         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2891         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
2892         unsigned long array_size;
2893         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
2894         unsigned int page_order;
2895
2896         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
2897         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
2898         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
2899                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2900
2901         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2902         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2903                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
2904                                         area->caller);
2905         } else {
2906                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2907         }
2908
2909         if (!area->pages) {
2910                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2911                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
2912                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
2913                 free_vm_area(area);
2914                 return NULL;
2915         }
2916
2917         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
2918         page_order = vm_area_page_order(area);
2919
2920         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask, node,
2921                 page_order, nr_small_pages, area->pages);
2922
2923         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2924
2925         /*
2926          * If not enough pages were obtained to accomplish an
2927          * allocation request, free them via __vfree() if any.
2928          */
2929         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
2930                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2931                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
2932                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
2933                 goto fail;
2934         }
2935
2936         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
2937                         page_shift) < 0) {
2938                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2939                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
2940                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
2941                 goto fail;
2942         }
2943
2944         return area->addr;
2945
2946 fail:
2947         __vfree(area->addr);
2948         return NULL;
2949 }
2950
2951 /**
2952  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2953  * @size:                 allocation size
2954  * @align:                desired alignment
2955  * @start:                vm area range start
2956  * @end:                  vm area range end
2957  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2958  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2959  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2960  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2961  * @caller:               caller's return address
2962  *
2963  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2964  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2965  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2966  *
2967  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2968  */
2969 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2970                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2971                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2972                         const void *caller)
2973 {
2974         struct vm_struct *area;
2975         void *addr;
2976         unsigned long real_size = size;
2977         unsigned long real_align = align;
2978         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
2979
2980         if (WARN_ON_ONCE(!size))
2981                 return NULL;
2982
2983         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
2984                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2985                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
2986                         real_size);
2987                 return NULL;
2988         }
2989
2990         if (vmap_allow_huge && !(vm_flags & VM_NO_HUGE_VMAP)) {
2991                 unsigned long size_per_node;
2992
2993                 /*
2994                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
2995                  * others like modules don't yet expect huge pages in
2996                  * their allocations due to apply_to_page_range not
2997                  * supporting them.
2998                  */
2999
3000                 size_per_node = size;
3001                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3002                         size_per_node /= num_online_nodes();
3003                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3004                         shift = PMD_SHIFT;
3005                 else
3006                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3007
3008                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3009                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3010         }
3011
3012 again:
3013         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3014                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3015                                   gfp_mask, caller);
3016         if (!area) {
3017                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3018                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed",
3019                         real_size);
3020                 goto fail;
3021         }
3022
3023         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3024         if (!addr)
3025                 goto fail;
3026
3027         /*
3028          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3029          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3030          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3031          */
3032         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3033
3034         size = PAGE_ALIGN(size);
3035         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3036                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3037
3038         return addr;
3039
3040 fail:
3041         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3042                 shift = PAGE_SHIFT;
3043                 align = real_align;
3044                 size = real_size;
3045                 goto again;
3046         }
3047
3048         return NULL;
3049 }
3050
3051 /**
3052  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3053  * @size:           allocation size
3054  * @align:          desired alignment
3055  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3056  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3057  * @caller:         caller's return address
3058  *
3059  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3060  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3061  *
3062  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3063  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3064  *
3065  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3066  * with mm people.
3067  *
3068  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3069  */
3070 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3071                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3072 {
3073         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3074                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3075 }
3076 /*
3077  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3078  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3079  * than that.
3080  */
3081 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3082 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3083 #endif
3084
3085 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3086 {
3087         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3088                                 __builtin_return_address(0));
3089 }
3090 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3091
3092 /**
3093  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3094  * @size:    allocation size
3095  *
3096  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3097  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3098  *
3099  * For tight control over page level allocator and protection flags
3100  * use __vmalloc() instead.
3101  *
3102  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3103  */
3104 void *vmalloc(unsigned long size)
3105 {
3106         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3107                                 __builtin_return_address(0));
3108 }
3109 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3110
3111 /**
3112  * vmalloc_no_huge - allocate virtually contiguous memory using small pages
3113  * @size:    allocation size
3114  *
3115  * Allocate enough non-huge pages to cover @size from the page level
3116  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3117  *
3118  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3119  */
3120 void *vmalloc_no_huge(unsigned long size)
3121 {
3122         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3123                                     GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL, VM_NO_HUGE_VMAP,
3124                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3125 }
3126 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_no_huge);
3127
3128 /**
3129  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3130  * @size:    allocation size
3131  *
3132  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3133  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3134  * The memory allocated is set to zero.
3135  *
3136  * For tight control over page level allocator and protection flags
3137  * use __vmalloc() instead.
3138  *
3139  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3140  */
3141 void *vzalloc(unsigned long size)
3142 {
3143         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3144                                 __builtin_return_address(0));
3145 }
3146 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3147
3148 /**
3149  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3150  * @size: allocation size
3151  *
3152  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3153  * without leaking data.
3154  *
3155  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3156  */
3157 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3158 {
3159         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3160                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3161                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3162                                     __builtin_return_address(0));
3163 }
3164 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3165
3166 /**
3167  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3168  * @size:         allocation size
3169  * @node:         numa node
3170  *
3171  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3172  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3173  *
3174  * For tight control over page level allocator and protection flags
3175  * use __vmalloc() instead.
3176  *
3177  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3178  */
3179 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3180 {
3181         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3182                         __builtin_return_address(0));
3183 }
3184 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3185
3186 /**
3187  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3188  * @size:       allocation size
3189  * @node:       numa node
3190  *
3191  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3192  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3193  * The memory allocated is set to zero.
3194  *
3195  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3196  */
3197 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3198 {
3199         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3200                                 __builtin_return_address(0));
3201 }
3202 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3203
3204 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3205 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3206 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3207 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3208 #else
3209 /*
3210  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3211  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3212  */
3213 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3214 #endif
3215
3216 /**
3217  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3218  * @size:       allocation size
3219  *
3220  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3221  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3222  *
3223  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3224  */
3225 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3226 {
3227         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3228                         __builtin_return_address(0));
3229 }
3230 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3231
3232 /**
3233  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3234  * @size:            allocation size
3235  *
3236  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3237  * mapped to userspace without leaking data.
3238  *
3239  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3240  */
3241 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3242 {
3243         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3244                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3245                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3246                                     __builtin_return_address(0));
3247 }
3248 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3249
3250 /*
3251  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3252  * If the page is not present, fill zero.
3253  */
3254
3255 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3256 {
3257         struct page *p;
3258         int copied = 0;
3259
3260         while (count) {
3261                 unsigned long offset, length;
3262
3263                 offset = offset_in_page(addr);
3264                 length = PAGE_SIZE - offset;
3265                 if (length > count)
3266                         length = count;
3267                 p = vmalloc_to_page(addr);
3268                 /*
3269                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3270                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3271                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3272                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3273                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3274                  */
3275                 if (p) {
3276                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3277                         void *map = kmap_atomic(p);
3278                         memcpy(buf, map + offset, length);
3279                         kunmap_atomic(map);
3280                 } else
3281                         memset(buf, 0, length);
3282
3283                 addr += length;
3284                 buf += length;
3285                 copied += length;
3286                 count -= length;
3287         }
3288         return copied;
3289 }
3290
3291 /**
3292  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3293  * @buf:     buffer for reading data
3294  * @addr:    vm address.
3295  * @count:   number of bytes to be read.
3296  *
3297  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3298  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3299  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3300  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3301  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3302  *
3303  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3304  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3305  *
3306  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3307  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3308  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3309  * any information, as /proc/kcore.
3310  *
3311  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3312  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3313  * include any intersection with valid vmalloc area
3314  */
3315 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3316 {
3317         struct vmap_area *va;
3318         struct vm_struct *vm;
3319         char *vaddr, *buf_start = buf;
3320         unsigned long buflen = count;
3321         unsigned long n;
3322
3323         /* Don't allow overflow */
3324         if ((unsigned long) addr + count < count)
3325                 count = -(unsigned long) addr;
3326
3327         spin_lock(&vmap_area_lock);
3328         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3329         if (!va)
3330                 goto finished;
3331
3332         /* no intersects with alive vmap_area */
3333         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3334                 goto finished;
3335
3336         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3337                 if (!count)
3338                         break;
3339
3340                 if (!va->vm)
3341                         continue;
3342
3343                 vm = va->vm;
3344                 vaddr = (char *) vm->addr;
3345                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3346                         continue;
3347                 while (addr < vaddr) {
3348                         if (count == 0)
3349                                 goto finished;
3350                         *buf = '\0';
3351                         buf++;
3352                         addr++;
3353                         count--;
3354                 }
3355                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3356                 if (n > count)
3357                         n = count;
3358                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3359                         aligned_vread(buf, addr, n);
3360                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3361                         memset(buf, 0, n);
3362                 buf += n;
3363                 addr += n;
3364                 count -= n;
3365         }
3366 finished:
3367         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3368
3369         if (buf == buf_start)
3370                 return 0;
3371         /* zero-fill memory holes */
3372         if (buf != buf_start + buflen)
3373                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3374
3375         return buflen;
3376 }
3377
3378 /**
3379  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3380  * @vma:                vma to cover
3381  * @uaddr:              target user address to start at
3382  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3383  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3384  * @size:               size of map area
3385  *
3386  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3387  *
3388  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3389  * and that it is big enough to cover the range starting at
3390  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3391  * met.
3392  *
3393  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3394  */
3395 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3396                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3397                                 unsigned long size)
3398 {
3399         struct vm_struct *area;
3400         unsigned long off;
3401         unsigned long end_index;
3402
3403         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3404                 return -EINVAL;
3405
3406         size = PAGE_ALIGN(size);
3407
3408         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3409                 return -EINVAL;
3410
3411         area = find_vm_area(kaddr);
3412         if (!area)
3413                 return -EINVAL;
3414
3415         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3416                 return -EINVAL;
3417
3418         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3419             end_index > get_vm_area_size(area))
3420                 return -EINVAL;
3421         kaddr += off;
3422
3423         do {
3424                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3425                 int ret;
3426
3427                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3428                 if (ret)
3429                         return ret;
3430
3431                 uaddr += PAGE_SIZE;
3432                 kaddr += PAGE_SIZE;
3433                 size -= PAGE_SIZE;
3434         } while (size > 0);
3435
3436         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3437
3438         return 0;
3439 }
3440
3441 /**
3442  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3443  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3444  * @addr:               vmalloc memory
3445  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3446  *
3447  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3448  *
3449  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3450  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3451  * that criteria isn't met.
3452  *
3453  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3454  */
3455 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3456                                                 unsigned long pgoff)
3457 {
3458         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3459                                            addr, pgoff,
3460                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3461 }
3462 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3463
3464 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3465 {
3466         struct vm_struct *ret;
3467         ret = remove_vm_area(area->addr);
3468         BUG_ON(ret != area);
3469         kfree(area);
3470 }
3471 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3472
3473 #ifdef CONFIG_SMP
3474 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3475 {
3476         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3477 }
3478
3479 /**
3480  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3481  * @addr: target address
3482  *
3483  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3484  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3485  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3486  *   if there are no any areas before @addr.
3487  */
3488 static struct vmap_area *
3489 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3490 {
3491         struct vmap_area *va, *tmp;
3492         struct rb_node *n;
3493
3494         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3495         va = NULL;
3496
3497         while (n) {
3498                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3499                 if (tmp->va_start <= addr) {
3500                         va = tmp;
3501                         if (tmp->va_end >= addr)
3502                                 break;
3503
3504                         n = n->rb_right;
3505                 } else {
3506                         n = n->rb_left;
3507                 }
3508         }
3509
3510         return va;
3511 }
3512
3513 /**
3514  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3515  * of free block below VMALLOC_END
3516  * @va:
3517  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3518  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3519  * @align: alignment for required highest address
3520  *
3521  * Returns: determined end address within vmap_area
3522  */
3523 static unsigned long
3524 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3525 {
3526         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3527         unsigned long addr;
3528
3529         if (likely(*va)) {
3530                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3531                                 &free_vmap_area_list, list) {
3532                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3533                         if ((*va)->va_start < addr)
3534                                 return addr;
3535                 }
3536         }
3537
3538         return 0;
3539 }
3540
3541 /**
3542  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3543  * @offsets: array containing offset of each area
3544  * @sizes: array containing size of each area
3545  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3546  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3547  *
3548  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3549  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3550  *
3551  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3552  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3553  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3554  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3555  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3556  * areas are allocated from top.
3557  *
3558  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3559  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3560  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3561  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3562  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3563  * and the result is returned.
3564  */
3565 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3566                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3567                                      size_t align)
3568 {
3569         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3570         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3571         struct vmap_area **vas, *va;
3572         struct vm_struct **vms;
3573         int area, area2, last_area, term_area;
3574         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3575         bool purged = false;
3576         enum fit_type type;
3577
3578         /* verify parameters and allocate data structures */
3579         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3580         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3581                 start = offsets[area];
3582                 end = start + sizes[area];
3583
3584                 /* is everything aligned properly? */
3585                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3586                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3587
3588                 /* detect the area with the highest address */
3589                 if (start > offsets[last_area])
3590                         last_area = area;
3591
3592                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3593                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3594                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3595
3596                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3597                 }
3598         }
3599         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3600
3601         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3602                 WARN_ON(true);
3603                 return NULL;
3604         }
3605
3606         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3607         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3608         if (!vas || !vms)
3609                 goto err_free2;
3610
3611         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3612                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3613                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3614                 if (!vas[area] || !vms[area])
3615                         goto err_free;
3616         }
3617 retry:
3618         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3619
3620         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3621         area = term_area = last_area;
3622         start = offsets[area];
3623         end = start + sizes[area];
3624
3625         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3626         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3627
3628         while (true) {
3629                 /*
3630                  * base might have underflowed, add last_end before
3631                  * comparing.
3632                  */
3633                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3634                         goto overflow;
3635
3636                 /*
3637                  * Fitting base has not been found.
3638                  */
3639                 if (va == NULL)
3640                         goto overflow;
3641
3642                 /*
3643                  * If required width exceeds current VA block, move
3644                  * base downwards and then recheck.
3645                  */
3646                 if (base + end > va->va_end) {
3647                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3648                         term_area = area;
3649                         continue;
3650                 }
3651
3652                 /*
3653                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3654                  */
3655                 if (base + start < va->va_start) {
3656                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3657                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3658                         term_area = area;
3659                         continue;
3660                 }
3661
3662                 /*
3663                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3664                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3665                  */
3666                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3667                 if (area == term_area)
3668                         break;
3669
3670                 start = offsets[area];
3671                 end = start + sizes[area];
3672                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3673         }
3674
3675         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3676         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3677                 int ret;
3678
3679                 start = base + offsets[area];
3680                 size = sizes[area];
3681
3682                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3683                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3684                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3685                         goto recovery;
3686
3687                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3688                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3689                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3690                         goto recovery;
3691
3692                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3693                 if (unlikely(ret))
3694                         goto recovery;
3695
3696                 /* Allocated area. */
3697                 va = vas[area];
3698                 va->va_start = start;
3699                 va->va_end = start + size;
3700         }
3701
3702         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3703
3704         /* populate the kasan shadow space */
3705         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3706                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3707                         goto err_free_shadow;
3708
3709                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3710                                        sizes[area]);
3711         }
3712
3713         /* insert all vm's */
3714         spin_lock(&vmap_area_lock);
3715         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3716                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3717
3718                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3719                                  pcpu_get_vm_areas);
3720         }
3721         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3722
3723         kfree(vas);
3724         return vms;
3725
3726 recovery:
3727         /*
3728          * Remove previously allocated areas. There is no
3729          * need in removing these areas from the busy tree,
3730          * because they are inserted only on the final step
3731          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3732          */
3733         while (area--) {
3734                 orig_start = vas[area]->va_start;
3735                 orig_end = vas[area]->va_end;
3736                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3737                                 &free_vmap_area_list);
3738                 if (va)
3739                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3740                                 va->va_start, va->va_end);
3741                 vas[area] = NULL;
3742         }
3743
3744 overflow:
3745         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3746         if (!purged) {
3747                 purge_vmap_area_lazy();
3748                 purged = true;
3749
3750                 /* Before "retry", check if we recover. */
3751                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3752                         if (vas[area])
3753                                 continue;
3754
3755                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3756                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3757                         if (!vas[area])
3758                                 goto err_free;
3759                 }
3760
3761                 goto retry;
3762         }
3763
3764 err_free:
3765         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3766                 if (vas[area])
3767                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3768
3769                 kfree(vms[area]);
3770         }
3771 err_free2:
3772         kfree(vas);
3773         kfree(vms);
3774         return NULL;
3775
3776 err_free_shadow:
3777         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3778         /*
3779          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3780          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3781          * being able to tolerate this case.
3782          */
3783         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3784                 orig_start = vas[area]->va_start;
3785                 orig_end = vas[area]->va_end;
3786                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3787                                 &free_vmap_area_list);
3788                 if (va)
3789                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3790                                 va->va_start, va->va_end);
3791                 vas[area] = NULL;
3792                 kfree(vms[area]);
3793         }
3794         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3795         kfree(vas);
3796         kfree(vms);
3797         return NULL;
3798 }
3799
3800 /**
3801  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3802  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3803  * @nr_vms: the number of allocated areas
3804  *
3805  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3806  */
3807 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3808 {
3809         int i;
3810
3811         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3812                 free_vm_area(vms[i]);
3813         kfree(vms);
3814 }
3815 #endif  /* CONFIG_SMP */
3816
3817 #ifdef CONFIG_PRINTK
3818 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
3819 {
3820         struct vm_struct *vm;
3821         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
3822
3823         vm = find_vm_area(objp);
3824         if (!vm)
3825                 return false;
3826         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
3827                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
3828         return true;
3829 }
3830 #endif
3831
3832 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3833 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3834         __acquires(&vmap_purge_lock)
3835         __acquires(&vmap_area_lock)
3836 {
3837         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3838         spin_lock(&vmap_area_lock);
3839
3840         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3841 }
3842
3843 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3844 {
3845         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3846 }
3847
3848 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3849         __releases(&vmap_area_lock)
3850         __releases(&vmap_purge_lock)
3851 {
3852         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3853         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3854 }
3855
3856 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3857 {
3858         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3859                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3860
3861                 if (!counters)
3862                         return;
3863
3864                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3865                         return;
3866                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3867                 smp_rmb();
3868
3869                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3870
3871                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3872                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3873
3874                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3875                         if (counters[nr])
3876                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3877         }
3878 }
3879
3880 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3881 {
3882         struct vmap_area *va;
3883
3884         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
3885         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
3886                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3887                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3888                         va->va_end - va->va_start);
3889         }
3890         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
3891 }
3892
3893 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3894 {
3895         struct vmap_area *va;
3896         struct vm_struct *v;
3897
3898         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3899
3900         /*
3901          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3902          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3903          */
3904         if (!va->vm) {
3905                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3906                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3907                         va->va_end - va->va_start);
3908
3909                 return 0;
3910         }
3911
3912         v = va->vm;
3913
3914         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3915                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3916
3917         if (v->caller)
3918                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3919
3920         if (v->nr_pages)
3921                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3922
3923         if (v->phys_addr)
3924                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3925
3926         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3927                 seq_puts(m, " ioremap");
3928
3929         if (v->flags & VM_ALLOC)
3930                 seq_puts(m, " vmalloc");
3931
3932         if (v->flags & VM_MAP)
3933                 seq_puts(m, " vmap");
3934
3935         if (v->flags & VM_USERMAP)
3936                 seq_puts(m, " user");
3937
3938         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3939                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3940
3941         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3942                 seq_puts(m, " vpages");
3943
3944         show_numa_info(m, v);
3945         seq_putc(m, '\n');
3946
3947         /*
3948          * As a final step, dump "unpurged" areas.
3949          */
3950         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3951                 show_purge_info(m);
3952
3953         return 0;
3954 }
3955
3956 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3957         .start = s_start,
3958         .next = s_next,
3959         .stop = s_stop,
3960         .show = s_show,
3961 };
3962
3963 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3964 {
3965         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3966                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3967                                 &vmalloc_op,
3968                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3969         else
3970                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3971         return 0;
3972 }
3973 module_init(proc_vmalloc_init);
3974
3975 #endif