mm/vmalloc.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/vmalloc.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/debugobjects.h>
  22 #include <linux/kallsyms.h>
  23 #include <linux/list.h>
  24 #include <linux/rbtree.h>
  25 #include <linux/radix-tree.h>
  26 #include <linux/rcupdate.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/kmemleak.h>
  29 #include <linux/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/shmparam.h>
  33
  34 /*** Page table manipulation functions ***/
  35
  36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  37 {
  38         pte_t *pte;
  39
  40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  41         do {
  42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  45 }
  46
  47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  48 {
  49         pmd_t *pmd;
  50         unsigned long next;
  51
  52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  53         do {
  54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  56                         continue;
  57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  59 }
  60
  61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  62 {
  63         pud_t *pud;
  64         unsigned long next;
  65
  66         pud = pud_offset(pgd, addr);
  67         do {
  68                 next = pud_addr_end(addr, end);
  69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  70                         continue;
  71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  73 }
  74
  75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  76 {
  77         pgd_t *pgd;
  78         unsigned long next;
  79
  80         BUG_ON(addr >= end);
  81         pgd = pgd_offset_k(addr);
  82         do {
  83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  85                         continue;
  86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  88 }
  89
  90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  92 {
  93         pte_t *pte;
  94
  95         /*
  96          * nr is a running index into the array which helps higher level
  97          * callers keep track of where we're up to.
  98          */
  99
 100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 101         if (!pte)
 102                 return -ENOMEM;
 103         do {
 104                 struct page *page = pages[*nr];
 105
 106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 107                         return -EBUSY;
 108                 if (WARN_ON(!page))
 109                         return -ENOMEM;
 110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 111                 (*nr)++;
 112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 113         return 0;
 114 }
 115
 116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 118 {
 119         pmd_t *pmd;
 120         unsigned long next;
 121
 122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 123         if (!pmd)
 124                 return -ENOMEM;
 125         do {
 126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 128                         return -ENOMEM;
 129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 130         return 0;
 131 }
 132
 133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 135 {
 136         pud_t *pud;
 137         unsigned long next;
 138
 139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 140         if (!pud)
 141                 return -ENOMEM;
 142         do {
 143                 next = pud_addr_end(addr, end);
 144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 145                         return -ENOMEM;
 146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 153  *
 154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 155  */
 156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 158 {
 159         pgd_t *pgd;
 160         unsigned long next;
 161         unsigned long addr = start;
 162         int err = 0;
 163         int nr = 0;
 164
 165         BUG_ON(addr >= end);
 166         pgd = pgd_offset_k(addr);
 167         do {
 168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 170                 if (err)
 171                         return err;
 172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 173
 174         return nr;
 175 }
 176
 177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 179 {
 180         int ret;
 181
 182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 183         flush_cache_vmap(start, end);
 184         return ret;
 185 }
 186
 187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 188 {
 189         /*
 190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 192          * just put it in the vmalloc space.
 193          */
 194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 197                 return 1;
 198 #endif
 199         return is_vmalloc_addr(x);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 204  */
 205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 206 {
 207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 208         struct page *page = NULL;
 209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 210
 211         /*
 212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 213          * architectures that do not vmalloc module space
 214          */
 215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 216
 217         if (!pgd_none(*pgd)) {
 218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 219                 if (!pud_none(*pud)) {
 220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 222                                 pte_t *ptep, pte;
 223
 224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 225                                 pte = *ptep;
 226                                 if (pte_present(pte))
 227                                         page = pte_page(pte);
 228                                 pte_unmap(ptep);
 229                         }
 230                 }
 231         }
 232         return page;
 233 }
 234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 235
 236 /*
 237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 238  */
 239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 240 {
 241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 242 }
 243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 244
 245
 246 /*** Global kva allocator ***/
 247
 248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 250 #define VM_VM_AREA      0x04
 251
 252 struct vmap_area {
 253         unsigned long va_start;
 254         unsigned long va_end;
 255         unsigned long flags;
 256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 257         struct list_head list;          /* address sorted list */
 258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 259         struct vm_struct *vm;
 260         struct rcu_head rcu_head;
 261 };
 262
 263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 266
 267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
 268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
 269 static unsigned long cached_hole_size;
 270 static unsigned long cached_vstart;
 271 static unsigned long cached_align;
 272
 273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 274
 275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 276 {
 277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 278
 279         while (n) {
 280                 struct vmap_area *va;
 281
 282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 283                 if (addr < va->va_start)
 284                         n = n->rb_left;
 285                 else if (addr > va->va_start)
 286                         n = n->rb_right;
 287                 else
 288                         return va;
 289         }
 290
 291         return NULL;
 292 }
 293
 294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 295 {
 296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 297         struct rb_node *parent = NULL;
 298         struct rb_node *tmp;
 299
 300         while (*p) {
 301                 struct vmap_area *tmp_va;
 302
 303                 parent = *p;
 304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
 306                         p = &(*p)->rb_left;
 307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
 308                         p = &(*p)->rb_right;
 309                 else
 310                         BUG();
 311         }
 312
 313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 315
 316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 318         if (tmp) {
 319                 struct vmap_area *prev;
 320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 322         } else
 323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 324 }
 325
 326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 327
 328 /*
 329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 330  * vstart and vend.
 331  */
 332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 333                                 unsigned long align,
 334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 336 {
 337         struct vmap_area *va;
 338         struct rb_node *n;
 339         unsigned long addr;
 340         int purged = 0;
 341         struct vmap_area *first;
 342
 343         BUG_ON(!size);
 344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
 346
 347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 349         if (unlikely(!va))
 350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 351
 352 retry:
 353         spin_lock(&vmap_area_lock);
 354         /*
 355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
 356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
 357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
 358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
 359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
 360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
 361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
 362          */
 363         if (!free_vmap_cache ||
 364                         size < cached_hole_size ||
 365                         vstart < cached_vstart ||
 366                         align < cached_align) {
 367 nocache:
 368                 cached_hole_size = 0;
 369                 free_vmap_cache = NULL;
 370         }
 371         /* record if we encounter less permissive parameters */
 372         cached_vstart = vstart;
 373         cached_align = align;
 374
 375         /* find starting point for our search */
 376         if (free_vmap_cache) {
 377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
 378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
 379                 if (addr < vstart)
 380                         goto nocache;
 381                 if (addr + size - 1 < addr)
 382                         goto overflow;
 383
 384         } else {
 385                 addr = ALIGN(vstart, align);
 386                 if (addr + size - 1 < addr)
 387                         goto overflow;
 388
 389                 n = vmap_area_root.rb_node;
 390                 first = NULL;
 391
 392                 while (n) {
 393                         struct vmap_area *tmp;
 394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 395                         if (tmp->va_end >= addr) {
 396                                 first = tmp;
 397                                 if (tmp->va_start <= addr)
 398                                         break;
 399                                 n = n->rb_left;
 400                         } else
 401                                 n = n->rb_right;
 402                 }
 403
 404                 if (!first)
 405                         goto found;
 406         }
 407
 408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
 409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
 411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
 412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
 413                 if (addr + size - 1 < addr)
 414                         goto overflow;
 415
 416                 n = rb_next(&first->rb_node);
 417                 if (n)
 418                         first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 419                 else
 420                         goto found;
 421         }
 422
 423 found:
 424         if (addr + size > vend)
 425                 goto overflow;
 426
 427         va->va_start = addr;
 428         va->va_end = addr + size;
 429         va->flags = 0;
 430         __insert_vmap_area(va);
 431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
 432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 433
 434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
 435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
 436         BUG_ON(va->va_end > vend);
 437
 438         return va;
 439
 440 overflow:
 441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 442         if (!purged) {
 443                 purge_vmap_area_lazy();
 444                 purged = 1;
 445                 goto retry;
 446         }
 447         if (printk_ratelimit())
 448                 printk(KERN_WARNING
 449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
 450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 451         kfree(va);
 452         return ERR_PTR(-EBUSY);
 453 }
 454
 455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 456 {
 457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 458
 459         if (free_vmap_cache) {
 460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
 461                         free_vmap_cache = NULL;
 462                 } else {
 463                         struct vmap_area *cache;
 464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
 465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
 466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
 467                                 /*
 468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
 469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
 470                                  */
 471                         }
 472                 }
 473         }
 474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 476         list_del_rcu(&va->list);
 477
 478         /*
 479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 481          * here too, consider only end addresses which fall inside
 482          * vmalloc area proper.
 483          */
 484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 486
 487         kfree_rcu(va, rcu_head);
 488 }
 489
 490 /*
 491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 492  */
 493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 494 {
 495         spin_lock(&vmap_area_lock);
 496         __free_vmap_area(va);
 497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 498 }
 499
 500 /*
 501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 502  */
 503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 504 {
 505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 506 }
 507
 508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 509 {
 510         /*
 511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 514          * space after a page has been freed.
 515          *
 516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 518          *
 519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 521          * faster).
 522          */
 523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 524         vunmap_page_range(start, end);
 525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 526 #endif
 527 }
 528
 529 /*
 530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 531  * before attempting to purge with a TLB flush.
 532  *
 533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 543  * becomes a problem on bigger systems.
 544  */
 545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 546 {
 547         unsigned int log;
 548
 549         log = fls(num_online_cpus());
 550
 551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 552 }
 553
 554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 555
 556 /* for per-CPU blocks */
 557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
 558
 559 /*
 560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
 561  * immediately freed.
 562  */
 563 void set_iounmap_nonlazy(void)
 564 {
 565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 570  *
 571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 574  * their own TLB flushing).
 575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 576  *              *end = max(*end, highest purged address)
 577  */
 578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 579                                         int sync, int force_flush)
 580 {
 581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 582         LIST_HEAD(valist);
 583         struct vmap_area *va;
 584         struct vmap_area *n_va;
 585         int nr = 0;
 586
 587         /*
 588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 591          */
 592         if (!sync && !force_flush) {
 593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 594                         return;
 595         } else
 596                 spin_lock(&purge_lock);
 597
 598         if (sync)
 599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
 600
 601         rcu_read_lock();
 602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 604                         if (va->va_start < *start)
 605                                 *start = va->va_start;
 606                         if (va->va_end > *end)
 607                                 *end = va->va_end;
 608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 612                 }
 613         }
 614         rcu_read_unlock();
 615
 616         if (nr)
 617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 618
 619         if (nr || force_flush)
 620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 621
 622         if (nr) {
 623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 625                         __free_vmap_area(va);
 626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 627         }
 628         spin_unlock(&purge_lock);
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 633  * is already purging.
 634  */
 635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 636 {
 637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 638
 639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 640 }
 641
 642 /*
 643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 644  */
 645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 646 {
 647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 648
 649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 650 }
 651
 652 /*
 653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
 654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
 655  * previously.
 656  */
 657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 658 {
 659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 662                 try_purge_vmap_area_lazy();
 663 }
 664
 665 /*
 666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 667  * called for the correct range previously.
 668  */
 669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 670 {
 671         unmap_vmap_area(va);
 672         free_vmap_area_noflush(va);
 673 }
 674
 675 /*
 676  * Free and unmap a vmap area
 677  */
 678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 679 {
 680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 682 }
 683
 684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 685 {
 686         struct vmap_area *va;
 687
 688         spin_lock(&vmap_area_lock);
 689         va = __find_vmap_area(addr);
 690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 691
 692         return va;
 693 }
 694
 695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 696 {
 697         struct vmap_area *va;
 698
 699         va = find_vmap_area(addr);
 700         BUG_ON(!va);
 701         free_unmap_vmap_area(va);
 702 }
 703
 704
 705 /*** Per cpu kva allocator ***/
 706
 707 /*
 708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 710  */
 711 /*
 712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 714  * instead (we just need a rough idea)
 715  */
 716 #if BITS_PER_LONG == 32
 717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 718 #else
 719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 720 #endif
 721
 722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 728 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
 729                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
 730                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 731                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
 732
 733 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 734
 735 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 736
 737 struct vmap_block_queue {
 738         spinlock_t lock;
 739         struct list_head free;
 740 };
 741
 742 struct vmap_block {
 743         spinlock_t lock;
 744         struct vmap_area *va;
 745         struct vmap_block_queue *vbq;
 746         unsigned long free, dirty;
 747         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 748         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 749         struct list_head free_list;
 750         struct rcu_head rcu_head;
 751         struct list_head purge;
 752 };
 753
 754 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 755 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 756
 757 /*
 758  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 759  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 760  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 761  */
 762 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 763 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 764
 765 /*
 766  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 767  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 768  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 769  * big problem.
 770  */
 771
 772 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 773 {
 774         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 775         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 776         return addr;
 777 }
 778
 779 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 780 {
 781         struct vmap_block_queue *vbq;
 782         struct vmap_block *vb;
 783         struct vmap_area *va;
 784         unsigned long vb_idx;
 785         int node, err;
 786
 787         node = numa_node_id();
 788
 789         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 790                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 791         if (unlikely(!vb))
 792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 793
 794         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 795                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 796                                         node, gfp_mask);
 797         if (IS_ERR(va)) {
 798                 kfree(vb);
 799                 return ERR_CAST(va);
 800         }
 801
 802         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 803         if (unlikely(err)) {
 804                 kfree(vb);
 805                 free_vmap_area(va);
 806                 return ERR_PTR(err);
 807         }
 808
 809         spin_lock_init(&vb->lock);
 810         vb->va = va;
 811         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 812         vb->dirty = 0;
 813         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 814         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 815         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 816
 817         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 818         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 819         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 820         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 821         BUG_ON(err);
 822         radix_tree_preload_end();
 823
 824         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 825         vb->vbq = vbq;
 826         spin_lock(&vbq->lock);
 827         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
 828         spin_unlock(&vbq->lock);
 829         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 830
 831         return vb;
 832 }
 833
 834 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 835 {
 836         struct vmap_block *tmp;
 837         unsigned long vb_idx;
 838
 839         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 840         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 841         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 842         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 843         BUG_ON(tmp != vb);
 844
 845         free_vmap_area_noflush(vb->va);
 846         kfree_rcu(vb, rcu_head);
 847 }
 848
 849 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
 850 {
 851         LIST_HEAD(purge);
 852         struct vmap_block *vb;
 853         struct vmap_block *n_vb;
 854         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 855
 856         rcu_read_lock();
 857         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 858
 859                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
 860                         continue;
 861
 862                 spin_lock(&vb->lock);
 863                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
 864                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
 865                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
 866                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 867                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 868                         spin_lock(&vbq->lock);
 869                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 870                         spin_unlock(&vbq->lock);
 871                         spin_unlock(&vb->lock);
 872                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
 873                 } else
 874                         spin_unlock(&vb->lock);
 875         }
 876         rcu_read_unlock();
 877
 878         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
 879                 list_del(&vb->purge);
 880                 free_vmap_block(vb);
 881         }
 882 }
 883
 884 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
 885 {
 886         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
 887 }
 888
 889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
 890 {
 891         int cpu;
 892
 893         for_each_possible_cpu(cpu)
 894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
 895 }
 896
 897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 898 {
 899         struct vmap_block_queue *vbq;
 900         struct vmap_block *vb;
 901         unsigned long addr = 0;
 902         unsigned int order;
 903         int purge = 0;
 904
 905         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 906         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 907         order = get_order(size);
 908
 909 again:
 910         rcu_read_lock();
 911         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 912         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 913                 int i;
 914
 915                 spin_lock(&vb->lock);
 916                 if (vb->free < 1UL << order)
 917                         goto next;
 918
 919                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 920                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 921
 922                 if (i < 0) {
 923                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 924                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
 925                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
 926                                 purge = 1;
 927                         }
 928                         goto next;
 929                 }
 930                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 931                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 932                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 933                 vb->free -= 1UL << order;
 934                 if (vb->free == 0) {
 935                         spin_lock(&vbq->lock);
 936                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 937                         spin_unlock(&vbq->lock);
 938                 }
 939                 spin_unlock(&vb->lock);
 940                 break;
 941 next:
 942                 spin_unlock(&vb->lock);
 943         }
 944
 945         if (purge)
 946                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
 947
 948         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 949         rcu_read_unlock();
 950
 951         if (!addr) {
 952                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 953                 if (IS_ERR(vb))
 954                         return vb;
 955                 goto again;
 956         }
 957
 958         return (void *)addr;
 959 }
 960
 961 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 962 {
 963         unsigned long offset;
 964         unsigned long vb_idx;
 965         unsigned int order;
 966         struct vmap_block *vb;
 967
 968         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 969         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 970
 971         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 972
 973         order = get_order(size);
 974
 975         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 976
 977         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 978         rcu_read_lock();
 979         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 980         rcu_read_unlock();
 981         BUG_ON(!vb);
 982
 983         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 984
 985         spin_lock(&vb->lock);
 986         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
 987
 988         vb->dirty += 1UL << order;
 989         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 990                 BUG_ON(vb->free);
 991                 spin_unlock(&vb->lock);
 992                 free_vmap_block(vb);
 993         } else
 994                 spin_unlock(&vb->lock);
 995 }
 996
 997 /**
 998  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 999  *
1000  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1001  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1002  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1003  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1004  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1005  *
1006  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1007  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1008  * from the vmap layer.
1009  */
1010 void vm_unmap_aliases(void)
1011 {
1012         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1013         int cpu;
1014         int flush = 0;
1015
1016         if (unlikely(!vmap_initialized))
1017                 return;
1018
1019         for_each_possible_cpu(cpu) {
1020                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1021                 struct vmap_block *vb;
1022
1023                 rcu_read_lock();
1024                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1025                         int i;
1026
1027                         spin_lock(&vb->lock);
1028                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1029                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1030                                 unsigned long s, e;
1031                                 int j;
1032                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1033                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1034
1035                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1036                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1037                                 flush = 1;
1038
1039                                 if (s < start)
1040                                         start = s;
1041                                 if (e > end)
1042                                         end = e;
1043
1044                                 i = j;
1045                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1046                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1047                         }
1048                         spin_unlock(&vb->lock);
1049                 }
1050                 rcu_read_unlock();
1051         }
1052
1053         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1054 }
1055 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1056
1057 /**
1058  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1059  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1060  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1061  */
1062 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1063 {
1064         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1065         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1066
1067         BUG_ON(!addr);
1068         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1069         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1070         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1071
1072         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1073         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1074
1075         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1076                 vb_free(mem, size);
1077         else
1078                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1081
1082 /**
1083  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1084  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1085  * @count: number of pages
1086  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1087  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1088  *
1089  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1090  */
1091 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1092 {
1093         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1094         unsigned long addr;
1095         void *mem;
1096
1097         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1098                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1099                 if (IS_ERR(mem))
1100                         return NULL;
1101                 addr = (unsigned long)mem;
1102         } else {
1103                 struct vmap_area *va;
1104                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1105                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1106                 if (IS_ERR(va))
1107                         return NULL;
1108
1109                 addr = va->va_start;
1110                 mem = (void *)addr;
1111         }
1112         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1113                 vm_unmap_ram(mem, count);
1114                 return NULL;
1115         }
1116         return mem;
1117 }
1118 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1119
1120 /**
1121  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1122  * @vm: vm_struct to add
1123  *
1124  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1125  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1126  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1127  *
1128  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1129  */
1130 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1131 {
1132         struct vm_struct *tmp, **p;
1133
1134         BUG_ON(vmap_initialized);
1135         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1136                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1137                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1138                         break;
1139                 } else
1140                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1141         }
1142         vm->next = *p;
1143         *p = vm;
1144 }
1145
1146 /**
1147  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1148  * @vm: vm_struct to register
1149  * @align: requested alignment
1150  *
1151  * This function is used to register kernel vm area before
1152  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1153  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1154  * vm->addr contains the allocated address.
1155  *
1156  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1157  */
1158 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1159 {
1160         static size_t vm_init_off __initdata;
1161         unsigned long addr;
1162
1163         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1164         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1165
1166         vm->addr = (void *)addr;
1167
1168         vm_area_add_early(vm);
1169 }
1170
1171 void __init vmalloc_init(void)
1172 {
1173         struct vmap_area *va;
1174         struct vm_struct *tmp;
1175         int i;
1176
1177         for_each_possible_cpu(i) {
1178                 struct vmap_block_queue *vbq;
1179
1180                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1181                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1182                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1183         }
1184
1185         /* Import existing vmlist entries. */
1186         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1187                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1188                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1189                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1190                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1191                 __insert_vmap_area(va);
1192         }
1193
1194         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1195
1196         vmap_initialized = true;
1197 }
1198
1199 /**
1200  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1201  * @addr: start of the VM area to map
1202  * @size: size of the VM area to map
1203  * @prot: page protection flags to use
1204  * @pages: pages to map
1205  *
1206  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1207  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1208  * friends.
1209  *
1210  * NOTE:
1211  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1212  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1213  * before calling this function.
1214  *
1215  * RETURNS:
1216  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1217  */
1218 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1219                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1220 {
1221         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1222 }
1223
1224 /**
1225  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1226  * @addr: start of the VM area to unmap
1227  * @size: size of the VM area to unmap
1228  *
1229  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1230  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1231  * friends.
1232  *
1233  * NOTE:
1234  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1235  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1236  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1237  */
1238 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1239 {
1240         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1241 }
1242 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1243
1244 /**
1245  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1246  * @addr: start of the VM area to unmap
1247  * @size: size of the VM area to unmap
1248  *
1249  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1250  * the unmapping and tlb after.
1251  */
1252 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1253 {
1254         unsigned long end = addr + size;
1255
1256         flush_cache_vunmap(addr, end);
1257         vunmap_page_range(addr, end);
1258         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1259 }
1260
1261 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1262 {
1263         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1264         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1265         int err;
1266
1267         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1268         if (err > 0) {
1269                 *pages += err;
1270                 err = 0;
1271         }
1272
1273         return err;
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1276
1277 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1278 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1279 struct vm_struct *vmlist;
1280
1281 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1282                               unsigned long flags, void *caller)
1283 {
1284         vm->flags = flags;
1285         vm->addr = (void *)va->va_start;
1286         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1287         vm->caller = caller;
1288         va->vm = vm;
1289         va->flags |= VM_VM_AREA;
1290 }
1291
1292 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1293 {
1294         struct vm_struct *tmp, **p;
1295
1296         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1297         write_lock(&vmlist_lock);
1298         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1299                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1300                         break;
1301         }
1302         vm->next = *p;
1303         *p = vm;
1304         write_unlock(&vmlist_lock);
1305 }
1306
1307 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1308                               unsigned long flags, void *caller)
1309 {
1310         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1311         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1312 }
1313
1314 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1315                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1316                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1317 {
1318         struct vmap_area *va;
1319         struct vm_struct *area;
1320
1321         BUG_ON(in_interrupt());
1322         if (flags & VM_IOREMAP) {
1323                 int bit = fls(size);
1324
1325                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1326                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1327                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1328                         bit = PAGE_SHIFT;
1329
1330                 align = 1ul << bit;
1331         }
1332
1333         size = PAGE_ALIGN(size);
1334         if (unlikely(!size))
1335                 return NULL;
1336
1337         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1338         if (unlikely(!area))
1339                 return NULL;
1340
1341         /*
1342          * We always allocate a guard page.
1343          */
1344         size += PAGE_SIZE;
1345
1346         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1347         if (IS_ERR(va)) {
1348                 kfree(area);
1349                 return NULL;
1350         }
1351
1352         /*
1353          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1354          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1355          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1356          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1357          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1358          */
1359         if (flags & VM_UNLIST)
1360                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1361         else
1362                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1363
1364         return area;
1365 }
1366
1367 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1368                                 unsigned long start, unsigned long end)
1369 {
1370         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1371                                                 __builtin_return_address(0));
1372 }
1373 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1374
1375 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1376                                        unsigned long start, unsigned long end,
1377                                        void *caller)
1378 {
1379         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1380                                   caller);
1381 }
1382
1383 /**
1384  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1385  *      @size:          size of the area
1386  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1387  *
1388  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1389  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1390  *      on success or %NULL on failure.
1391  */
1392 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1393 {
1394         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1395                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1396 }
1397
1398 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1399                                 void *caller)
1400 {
1401         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1402                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1403 }
1404
1405 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1406 {
1407         struct vmap_area *va;
1408
1409         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1410         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1411                 return va->vm;
1412
1413         return NULL;
1414 }
1415
1416 /**
1417  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1418  *      @addr:          base address
1419  *
1420  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1421  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1422  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1423  */
1424 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1425 {
1426         struct vmap_area *va;
1427
1428         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1429         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1430                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1431
1432                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1433                         struct vm_struct *tmp, **p;
1434                         /*
1435                          * remove from list and disallow access to
1436                          * this vm_struct before unmap. (address range
1437                          * confliction is maintained by vmap.)
1438                          */
1439                         write_lock(&vmlist_lock);
1440                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1441                                 ;
1442                         *p = tmp->next;
1443                         write_unlock(&vmlist_lock);
1444                 }
1445
1446                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1447                 free_unmap_vmap_area(va);
1448                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1449
1450                 return vm;
1451         }
1452         return NULL;
1453 }
1454
1455 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1456 {
1457         struct vm_struct *area;
1458
1459         if (!addr)
1460                 return;
1461
1462         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1463                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1464                 return;
1465         }
1466
1467         area = remove_vm_area(addr);
1468         if (unlikely(!area)) {
1469                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1470                                 addr);
1471                 return;
1472         }
1473
1474         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1475         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1476
1477         if (deallocate_pages) {
1478                 int i;
1479
1480                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1481                         struct page *page = area->pages[i];
1482
1483                         BUG_ON(!page);
1484                         __free_page(page);
1485                 }
1486
1487                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1488                         vfree(area->pages);
1489                 else
1490                         kfree(area->pages);
1491         }
1492
1493         kfree(area);
1494         return;
1495 }
1496
1497 /**
1498  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1499  *      @addr:          memory base address
1500  *
1501  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1502  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1503  *      NULL, no operation is performed.
1504  *
1505  *      Must not be called in interrupt context.
1506  */
1507 void vfree(const void *addr)
1508 {
1509         BUG_ON(in_interrupt());
1510
1511         kmemleak_free(addr);
1512
1513         __vunmap(addr, 1);
1514 }
1515 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1516
1517 /**
1518  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1519  *      @addr:          memory base address
1520  *
1521  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1522  *      which was created from the page array passed to vmap().
1523  *
1524  *      Must not be called in interrupt context.
1525  */
1526 void vunmap(const void *addr)
1527 {
1528         BUG_ON(in_interrupt());
1529         might_sleep();
1530         __vunmap(addr, 0);
1531 }
1532 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1533
1534 /**
1535  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1536  *      @pages:         array of page pointers
1537  *      @count:         number of pages to map
1538  *      @flags:         vm_area->flags
1539  *      @prot:          page protection for the mapping
1540  *
1541  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1542  *      space.
1543  */
1544 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1545                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1546 {
1547         struct vm_struct *area;
1548
1549         might_sleep();
1550
1551         if (count > totalram_pages)
1552                 return NULL;
1553
1554         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1555                                         __builtin_return_address(0));
1556         if (!area)
1557                 return NULL;
1558
1559         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1560                 vunmap(area->addr);
1561                 return NULL;
1562         }
1563
1564         return area->addr;
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1567
1568 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1569                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1570                             int node, void *caller);
1571 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1572                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1573 {
1574         const int order = 0;
1575         struct page **pages;
1576         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1577         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1578
1579         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1580         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1581
1582         area->nr_pages = nr_pages;
1583         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1584         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1585                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1586                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1587                 area->flags |= VM_VPAGES;
1588         } else {
1589                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1590         }
1591         area->pages = pages;
1592         area->caller = caller;
1593         if (!area->pages) {
1594                 remove_vm_area(area->addr);
1595                 kfree(area);
1596                 return NULL;
1597         }
1598
1599         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1600                 struct page *page;
1601                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1602
1603                 if (node < 0)
1604                         page = alloc_page(tmp_mask);
1605                 else
1606                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1607
1608                 if (unlikely(!page)) {
1609                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1610                         area->nr_pages = i;
1611                         goto fail;
1612                 }
1613                 area->pages[i] = page;
1614         }
1615
1616         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1617                 goto fail;
1618         return area->addr;
1619
1620 fail:
1621         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1622                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1623                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1624         vfree(area->addr);
1625         return NULL;
1626 }
1627
1628 /**
1629  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1630  *      @size:          allocation size
1631  *      @align:         desired alignment
1632  *      @start:         vm area range start
1633  *      @end:           vm area range end
1634  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1635  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1636  *      @node:          node to use for allocation or -1
1637  *      @caller:        caller's return address
1638  *
1639  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1640  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1641  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1642  */
1643 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1644                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1645                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1646 {
1647         struct vm_struct *area;
1648         void *addr;
1649         unsigned long real_size = size;
1650
1651         size = PAGE_ALIGN(size);
1652         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1653                 goto fail;
1654
1655         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1656                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1657         if (!area)
1658                 goto fail;
1659
1660         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1661         if (!addr)
1662                 return NULL;
1663
1664         /*
1665          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1666          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1667          */
1668         insert_vmalloc_vmlist(area);
1669
1670         /*
1671          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1672          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1673          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1674          */
1675         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1676
1677         return addr;
1678
1679 fail:
1680         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1681                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1682                           real_size);
1683         return NULL;
1684 }
1685
1686 /**
1687  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1688  *      @size:          allocation size
1689  *      @align:         desired alignment
1690  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1691  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1692  *      @node:          node to use for allocation or -1
1693  *      @caller:        caller's return address
1694  *
1695  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1696  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1697  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1698  */
1699 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1700                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1701                             int node, void *caller)
1702 {
1703         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1704                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1705 }
1706
1707 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1708 {
1709         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1710                                 __builtin_return_address(0));
1711 }
1712 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1713
1714 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1715                                         int node, gfp_t flags)
1716 {
1717         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1718                                         node, __builtin_return_address(0));
1719 }
1720
1721 /**
1722  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1723  *      @size:          allocation size
1724  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1725  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1726  *
1727  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1728  *      use __vmalloc() instead.
1729  */
1730 void *vmalloc(unsigned long size)
1731 {
1732         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1733 }
1734 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1735
1736 /**
1737  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1738  *      @size:  allocation size
1739  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1740  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1741  *      The memory allocated is set to zero.
1742  *
1743  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1744  *      use __vmalloc() instead.
1745  */
1746 void *vzalloc(unsigned long size)
1747 {
1748         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1749                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1750 }
1751 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1752
1753 /**
1754  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1755  * @size: allocation size
1756  *
1757  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1758  * without leaking data.
1759  */
1760 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1761 {
1762         struct vm_struct *area;
1763         void *ret;
1764
1765         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1766                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1767                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1768         if (ret) {
1769                 area = find_vm_area(ret);
1770                 area->flags |= VM_USERMAP;
1771         }
1772         return ret;
1773 }
1774 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1775
1776 /**
1777  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1778  *      @size:          allocation size
1779  *      @node:          numa node
1780  *
1781  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1782  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1783  *
1784  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1785  *      use __vmalloc() instead.
1786  */
1787 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1788 {
1789         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1790                                         node, __builtin_return_address(0));
1791 }
1792 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1793
1794 /**
1795  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1796  * @size:       allocation size
1797  * @node:       numa node
1798  *
1799  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1800  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1801  * The memory allocated is set to zero.
1802  *
1803  * For tight control over page level allocator and protection flags
1804  * use __vmalloc_node() instead.
1805  */
1806 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1807 {
1808         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1809                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1810 }
1811 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1812
1813 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1814 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1815 #endif
1816
1817 /**
1818  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1819  *      @size:          allocation size
1820  *
1821  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1822  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1823  *      executable kernel virtual space.
1824  *
1825  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1826  *      use __vmalloc() instead.
1827  */
1828
1829 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1830 {
1831         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1832                               -1, __builtin_return_address(0));
1833 }
1834
1835 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1836 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1837 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1838 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1839 #else
1840 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1841 #endif
1842
1843 /**
1844  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1845  *      @size:          allocation size
1846  *
1847  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1848  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1849  */
1850 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1851 {
1852         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1853                               -1, __builtin_return_address(0));
1854 }
1855 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1856
1857 /**
1858  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1859  *      @size:          allocation size
1860  *
1861  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1862  * mapped to userspace without leaking data.
1863  */
1864 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1865 {
1866         struct vm_struct *area;
1867         void *ret;
1868
1869         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1870                              -1, __builtin_return_address(0));
1871         if (ret) {
1872                 area = find_vm_area(ret);
1873                 area->flags |= VM_USERMAP;
1874         }
1875         return ret;
1876 }
1877 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1878
1879 /*
1880  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1881  * If the page is not present, fill zero.
1882  */
1883
1884 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1885 {
1886         struct page *p;
1887         int copied = 0;
1888
1889         while (count) {
1890                 unsigned long offset, length;
1891
1892                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1893                 length = PAGE_SIZE - offset;
1894                 if (length > count)
1895                         length = count;
1896                 p = vmalloc_to_page(addr);
1897                 /*
1898                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1899                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1900                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1901                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1902                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1903                  */
1904                 if (p) {
1905                         /*
1906                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1907                          * function description)
1908                          */
1909                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1910                         memcpy(buf, map + offset, length);
1911                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1912                 } else
1913                         memset(buf, 0, length);
1914
1915                 addr += length;
1916                 buf += length;
1917                 copied += length;
1918                 count -= length;
1919         }
1920         return copied;
1921 }
1922
1923 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1924 {
1925         struct page *p;
1926         int copied = 0;
1927
1928         while (count) {
1929                 unsigned long offset, length;
1930
1931                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1932                 length = PAGE_SIZE - offset;
1933                 if (length > count)
1934                         length = count;
1935                 p = vmalloc_to_page(addr);
1936                 /*
1937                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1938                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1939                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1940                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1941                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1942                  */
1943                 if (p) {
1944                         /*
1945                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1946                          * function description)
1947                          */
1948                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1949                         memcpy(map + offset, buf, length);
1950                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1951                 }
1952                 addr += length;
1953                 buf += length;
1954                 copied += length;
1955                 count -= length;
1956         }
1957         return copied;
1958 }
1959
1960 /**
1961  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1962  *      @buf:           buffer for reading data
1963  *      @addr:          vm address.
1964  *      @count:         number of bytes to be read.
1965  *
1966  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1967  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1968  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1969  *
1970  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1971  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1972  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1973  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1974  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1975  *
1976  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1977  *      vm_struct area, returns 0.
1978  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1979  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1980  *
1981  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1982  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1983  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1984  *      any informaion, as /dev/kmem.
1985  *
1986  */
1987
1988 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1989 {
1990         struct vm_struct *tmp;
1991         char *vaddr, *buf_start = buf;
1992         unsigned long buflen = count;
1993         unsigned long n;
1994
1995         /* Don't allow overflow */
1996         if ((unsigned long) addr + count < count)
1997                 count = -(unsigned long) addr;
1998
1999         read_lock(&vmlist_lock);
2000         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2001                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2002                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2003                         continue;
2004                 while (addr < vaddr) {
2005                         if (count == 0)
2006                                 goto finished;
2007                         *buf = '\0';
2008                         buf++;
2009                         addr++;
2010                         count--;
2011                 }
2012                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2013                 if (n > count)
2014                         n = count;
2015                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
2016                         aligned_vread(buf, addr, n);
2017                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2018                         memset(buf, 0, n);
2019                 buf += n;
2020                 addr += n;
2021                 count -= n;
2022         }
2023 finished:
2024         read_unlock(&vmlist_lock);
2025
2026         if (buf == buf_start)
2027                 return 0;
2028         /* zero-fill memory holes */
2029         if (buf != buf_start + buflen)
2030                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2031
2032         return buflen;
2033 }
2034
2035 /**
2036  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2037  *      @buf:           buffer for source data
2038  *      @addr:          vm address.
2039  *      @count:         number of bytes to be read.
2040  *
2041  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2042  *      (same number to @count).
2043  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2044  *      vmalloc area, returns 0.
2045  *
2046  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2047  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2048  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2049  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2050  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2051  *
2052  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2053  *      vm_struct area, returns 0.
2054  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
2055  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
2056  *
2057  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2058  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2059  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2060  *      any informaion, as /dev/kmem.
2061  */
2062
2063 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2064 {
2065         struct vm_struct *tmp;
2066         char *vaddr;
2067         unsigned long n, buflen;
2068         int copied = 0;
2069
2070         /* Don't allow overflow */
2071         if ((unsigned long) addr + count < count)
2072                 count = -(unsigned long) addr;
2073         buflen = count;
2074
2075         read_lock(&vmlist_lock);
2076         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2077                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2078                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2079                         continue;
2080                 while (addr < vaddr) {
2081                         if (count == 0)
2082                                 goto finished;
2083                         buf++;
2084                         addr++;
2085                         count--;
2086                 }
2087                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2088                 if (n > count)
2089                         n = count;
2090                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2091                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2092                         copied++;
2093                 }
2094                 buf += n;
2095                 addr += n;
2096                 count -= n;
2097         }
2098 finished:
2099         read_unlock(&vmlist_lock);
2100         if (!copied)
2101                 return 0;
2102         return buflen;
2103 }
2104
2105 /**
2106  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2107  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2108  *      @addr:          vmalloc memory
2109  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2110  *
2111  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2112  *
2113  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2114  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2115  *      that criteria isn't met.
2116  *
2117  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2118  */
2119 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2120                                                 unsigned long pgoff)
2121 {
2122         struct vm_struct *area;
2123         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2124         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2125
2126         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2127                 return -EINVAL;
2128
2129         area = find_vm_area(addr);
2130         if (!area)
2131                 return -EINVAL;
2132
2133         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2134                 return -EINVAL;
2135
2136         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2137                 return -EINVAL;
2138
2139         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2140         do {
2141                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2142                 int ret;
2143
2144                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2145                 if (ret)
2146                         return ret;
2147
2148                 uaddr += PAGE_SIZE;
2149                 addr += PAGE_SIZE;
2150                 usize -= PAGE_SIZE;
2151         } while (usize > 0);
2152
2153         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2154         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2155
2156         return 0;
2157 }
2158 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2159
2160 /*
2161  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2162  * have one.
2163  */
2164 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2165 {
2166 }
2167
2168
2169 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2170 {
2171         pte_t ***p = data;
2172
2173         if (p) {
2174                 *(*p) = pte;
2175                 (*p)++;
2176         }
2177         return 0;
2178 }
2179
2180 /**
2181  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2182  *      @size:          size of the area
2183  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2184  *
2185  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2186  *
2187  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2188  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2189  *      are created.
2190  *
2191  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2192  *      allocated for the VM area are returned.
2193  */
2194 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2195 {
2196         struct vm_struct *area;
2197
2198         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2199                                 __builtin_return_address(0));
2200         if (area == NULL)
2201                 return NULL;
2202
2203         /*
2204          * This ensures that page tables are constructed for this region
2205          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2206          */
2207         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2208                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2209                 free_vm_area(area);
2210                 return NULL;
2211         }
2212
2213         return area;
2214 }
2215 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2216
2217 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2218 {
2219         struct vm_struct *ret;
2220         ret = remove_vm_area(area->addr);
2221         BUG_ON(ret != area);
2222         kfree(area);
2223 }
2224 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2225
2226 #ifdef CONFIG_SMP
2227 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2228 {
2229         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2230 }
2231
2232 /**
2233  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2234  * @end: target address
2235  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2236  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2237  *
2238  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2239  *          %false if no vmap_area exists
2240  *
2241  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2242  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2243  */
2244 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2245                                struct vmap_area **pnext,
2246                                struct vmap_area **pprev)
2247 {
2248         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2249         struct vmap_area *va = NULL;
2250
2251         while (n) {
2252                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2253                 if (end < va->va_end)
2254                         n = n->rb_left;
2255                 else if (end > va->va_end)
2256                         n = n->rb_right;
2257                 else
2258                         break;
2259         }
2260
2261         if (!va)
2262                 return false;
2263
2264         if (va->va_end > end) {
2265                 *pnext = va;
2266                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2267         } else {
2268                 *pprev = va;
2269                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2270         }
2271         return true;
2272 }
2273
2274 /**
2275  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2276  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2277  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2278  * @align: alignment
2279  *
2280  * Returns: determined end address
2281  *
2282  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2283  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2284  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2285  *
2286  * Please note that the address returned by this function may fall
2287  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2288  * that.
2289  */
2290 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2291                                        struct vmap_area **pprev,
2292                                        unsigned long align)
2293 {
2294         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2295         unsigned long addr;
2296
2297         if (*pnext)
2298                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2299         else
2300                 addr = vmalloc_end;
2301
2302         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2303                 *pnext = *pprev;
2304                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2305         }
2306
2307         return addr;
2308 }
2309
2310 /**
2311  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2312  * @offsets: array containing offset of each area
2313  * @sizes: array containing size of each area
2314  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2315  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2316  *
2317  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2318  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2319  *
2320  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2321  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2322  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2323  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2324  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2325  * areas are allocated from top.
2326  *
2327  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2328  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2329  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2330  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2331  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2332  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2333  */
2334 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2335                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2336                                      size_t align)
2337 {
2338         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2339         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2340         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2341         struct vm_struct **vms;
2342         int area, area2, last_area, term_area;
2343         unsigned long base, start, end, last_end;
2344         bool purged = false;
2345
2346         /* verify parameters and allocate data structures */
2347         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2348         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2349                 start = offsets[area];
2350                 end = start + sizes[area];
2351
2352                 /* is everything aligned properly? */
2353                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2354                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2355
2356                 /* detect the area with the highest address */
2357                 if (start > offsets[last_area])
2358                         last_area = area;
2359
2360                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2361                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2362                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2363
2364                         if (area2 == area)
2365                                 continue;
2366
2367                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2368                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2369                 }
2370         }
2371         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2372
2373         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2374                 WARN_ON(true);
2375                 return NULL;
2376         }
2377
2378         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2379         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2380         if (!vas || !vms)
2381                 goto err_free2;
2382
2383         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2384                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2385                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2386                 if (!vas[area] || !vms[area])
2387                         goto err_free;
2388         }
2389 retry:
2390         spin_lock(&vmap_area_lock);
2391
2392         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2393         area = term_area = last_area;
2394         start = offsets[area];
2395         end = start + sizes[area];
2396
2397         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2398                 base = vmalloc_end - last_end;
2399                 goto found;
2400         }
2401         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2402
2403         while (true) {
2404                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2405                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2406
2407                 /*
2408                  * base might have underflowed, add last_end before
2409                  * comparing.
2410                  */
2411                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2412                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2413                         if (!purged) {
2414                                 purge_vmap_area_lazy();
2415                                 purged = true;
2416                                 goto retry;
2417                         }
2418                         goto err_free;
2419                 }
2420
2421                 /*
2422                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2423                  * right below next and then recheck.
2424                  */
2425                 if (next && next->va_start < base + end) {
2426                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2427                         term_area = area;
2428                         continue;
2429                 }
2430
2431                 /*
2432                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2433                  * base so that it's right below new next and then
2434                  * recheck.
2435                  */
2436                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2437                         next = prev;
2438                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2439                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2440                         term_area = area;
2441                         continue;
2442                 }
2443
2444                 /*
2445                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2446                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2447                  */
2448                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2449                 if (area == term_area)
2450                         break;
2451                 start = offsets[area];
2452                 end = start + sizes[area];
2453                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2454         }
2455 found:
2456         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2457         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2458                 struct vmap_area *va = vas[area];
2459
2460                 va->va_start = base + offsets[area];
2461                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2462                 __insert_vmap_area(va);
2463         }
2464
2465         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2466
2467         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2468
2469         /* insert all vm's */
2470         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2471                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2472                                   pcpu_get_vm_areas);
2473
2474         kfree(vas);
2475         return vms;
2476
2477 err_free:
2478         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2479                 kfree(vas[area]);
2480                 kfree(vms[area]);
2481         }
2482 err_free2:
2483         kfree(vas);
2484         kfree(vms);
2485         return NULL;
2486 }
2487
2488 /**
2489  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2490  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2491  * @nr_vms: the number of allocated areas
2492  *
2493  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2494  */
2495 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2496 {
2497         int i;
2498
2499         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2500                 free_vm_area(vms[i]);
2501         kfree(vms);
2502 }
2503 #endif  /* CONFIG_SMP */
2504
2505 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2506 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2507         __acquires(&vmlist_lock)
2508 {
2509         loff_t n = *pos;
2510         struct vm_struct *v;
2511
2512         read_lock(&vmlist_lock);
2513         v = vmlist;
2514         while (n > 0 && v) {
2515                 n--;
2516                 v = v->next;
2517         }
2518         if (!n)
2519                 return v;
2520
2521         return NULL;
2522
2523 }
2524
2525 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2526 {
2527         struct vm_struct *v = p;
2528
2529         ++*pos;
2530         return v->next;
2531 }
2532
2533 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2534         __releases(&vmlist_lock)
2535 {
2536         read_unlock(&vmlist_lock);
2537 }
2538
2539 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2540 {
2541         if (NUMA_BUILD) {
2542                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2543
2544                 if (!counters)
2545                         return;
2546
2547                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2548
2549                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2550                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2551
2552                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2553                         if (counters[nr])
2554                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2555         }
2556 }
2557
2558 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2559 {
2560         struct vm_struct *v = p;
2561
2562         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2563                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2564
2565         if (v->caller)
2566                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2567
2568         if (v->nr_pages)
2569                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2570
2571         if (v->phys_addr)
2572                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2573
2574         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2575                 seq_printf(m, " ioremap");
2576
2577         if (v->flags & VM_ALLOC)
2578                 seq_printf(m, " vmalloc");
2579
2580         if (v->flags & VM_MAP)
2581                 seq_printf(m, " vmap");
2582
2583         if (v->flags & VM_USERMAP)
2584                 seq_printf(m, " user");
2585
2586         if (v->flags & VM_VPAGES)
2587                 seq_printf(m, " vpages");
2588
2589         show_numa_info(m, v);
2590         seq_putc(m, '\n');
2591         return 0;
2592 }
2593
2594 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2595         .start = s_start,
2596         .next = s_next,
2597         .stop = s_stop,
2598         .show = s_show,
2599 };
2600
2601 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2602 {
2603         unsigned int *ptr = NULL;
2604         int ret;
2605
2606         if (NUMA_BUILD) {
2607                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2608                 if (ptr == NULL)
2609                         return -ENOMEM;
2610         }
2611         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2612         if (!ret) {
2613                 struct seq_file *m = file->private_data;
2614                 m->private = ptr;
2615         } else
2616                 kfree(ptr);
2617         return ret;
2618 }
2619
2620 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2621         .open           = vmalloc_open,
2622         .read           = seq_read,
2623         .llseek         = seq_lseek,
2624         .release        = seq_release_private,
2625 };
2626
2627 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2628 {
2629         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2630         return 0;
2631 }
2632 module_init(proc_vmalloc_init);
2633 #endif
2634