mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/uio.h>
  37 #include <linux/bitops.h>
  38 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  39 #include <linux/overflow.h>
  40 #include <linux/pgtable.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #define CREATE_TRACE_POINTS
  47 #include <trace/events/vmalloc.h>
  48
  49 #include "internal.h"
  50 #include "pgalloc-track.h"
  51
  52 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  53 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  54
  55 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  56 {
  57         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  58         return 0;
  59 }
  60 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  61 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  62 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  63 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  64
  65 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  66 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  67
  68 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  69 {
  70         vmap_allow_huge = false;
  71         return 0;
  72 }
  73 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  74 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  75 static const bool vmap_allow_huge = false;
  76 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  77
  78 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  79 {
  80         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  81
  82         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  83 }
  84 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  85
  86 struct vfree_deferred {
  87         struct llist_head list;
  88         struct work_struct wq;
  89 };
  90 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  91
  92 /*** Page table manipulation functions ***/
  93 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
  94                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
  95                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
  96 {
  97         pte_t *pte;
  98         u64 pfn;
  99         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 100
 101         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 102         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 103         if (!pte)
 104                 return -ENOMEM;
 105         do {
 106                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 107
 108 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 109                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 110                 if (size != PAGE_SIZE) {
 111                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 112
 113                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 114                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 115                         pfn += PFN_DOWN(size);
 116                         continue;
 117                 }
 118 #endif
 119                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 120                 pfn++;
 121         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 122         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 123         return 0;
 124 }
 125
 126 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 127                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 128                         unsigned int max_page_shift)
 129 {
 130         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 131                 return 0;
 132
 133         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 134                 return 0;
 135
 136         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 137                 return 0;
 138
 139         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 140                 return 0;
 141
 142         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 143                 return 0;
 144
 145         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 146                 return 0;
 147
 148         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 149 }
 150
 151 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 152                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 153                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 154 {
 155         pmd_t *pmd;
 156         unsigned long next;
 157
 158         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 159         if (!pmd)
 160                 return -ENOMEM;
 161         do {
 162                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 163
 164                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 165                                         max_page_shift)) {
 166                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 167                         continue;
 168                 }
 169
 170                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 171                         return -ENOMEM;
 172         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 173         return 0;
 174 }
 175
 176 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 177                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 178                         unsigned int max_page_shift)
 179 {
 180         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 181                 return 0;
 182
 183         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 184                 return 0;
 185
 186         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 187                 return 0;
 188
 189         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 190                 return 0;
 191
 192         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 193                 return 0;
 194
 195         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 196                 return 0;
 197
 198         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 199 }
 200
 201 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 202                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 203                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 204 {
 205         pud_t *pud;
 206         unsigned long next;
 207
 208         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 209         if (!pud)
 210                 return -ENOMEM;
 211         do {
 212                 next = pud_addr_end(addr, end);
 213
 214                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 215                                         max_page_shift)) {
 216                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 217                         continue;
 218                 }
 219
 220                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 221                                         max_page_shift, mask))
 222                         return -ENOMEM;
 223         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 224         return 0;
 225 }
 226
 227 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 228                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 229                         unsigned int max_page_shift)
 230 {
 231         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 232                 return 0;
 233
 234         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 235                 return 0;
 236
 237         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 238                 return 0;
 239
 240         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 241                 return 0;
 242
 243         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 244                 return 0;
 245
 246         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 247                 return 0;
 248
 249         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 250 }
 251
 252 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 253                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 254                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 255 {
 256         p4d_t *p4d;
 257         unsigned long next;
 258
 259         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 260         if (!p4d)
 261                 return -ENOMEM;
 262         do {
 263                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 264
 265                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 266                                         max_page_shift)) {
 267                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 268                         continue;
 269                 }
 270
 271                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 272                                         max_page_shift, mask))
 273                         return -ENOMEM;
 274         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 279                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 280                         unsigned int max_page_shift)
 281 {
 282         pgd_t *pgd;
 283         unsigned long start;
 284         unsigned long next;
 285         int err;
 286         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 287
 288         might_sleep();
 289         BUG_ON(addr >= end);
 290
 291         start = addr;
 292         pgd = pgd_offset_k(addr);
 293         do {
 294                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 295                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 296                                         max_page_shift, &mask);
 297                 if (err)
 298                         break;
 299         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 300
 301         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 302                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 303
 304         return err;
 305 }
 306
 307 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 308                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 309 {
 310         int err;
 311
 312         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 313                                  ioremap_max_page_shift);
 314         flush_cache_vmap(addr, end);
 315         if (!err)
 316                 err = kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 317                                                ioremap_max_page_shift);
 318         return err;
 319 }
 320
 321 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 322                              pgtbl_mod_mask *mask)
 323 {
 324         pte_t *pte;
 325
 326         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 327         do {
 328                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 329                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 330         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 331         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 332 }
 333
 334 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 335                              pgtbl_mod_mask *mask)
 336 {
 337         pmd_t *pmd;
 338         unsigned long next;
 339         int cleared;
 340
 341         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 342         do {
 343                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 344
 345                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 346                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 347                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 348
 349                 if (cleared)
 350                         continue;
 351                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 352                         continue;
 353                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 354
 355                 cond_resched();
 356         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 357 }
 358
 359 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 360                              pgtbl_mod_mask *mask)
 361 {
 362         pud_t *pud;
 363         unsigned long next;
 364         int cleared;
 365
 366         pud = pud_offset(p4d, addr);
 367         do {
 368                 next = pud_addr_end(addr, end);
 369
 370                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 371                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 372                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 373
 374                 if (cleared)
 375                         continue;
 376                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 377                         continue;
 378                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 379         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 380 }
 381
 382 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 383                              pgtbl_mod_mask *mask)
 384 {
 385         p4d_t *p4d;
 386         unsigned long next;
 387
 388         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 389         do {
 390                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 391
 392                 p4d_clear_huge(p4d);
 393                 if (p4d_bad(*p4d))
 394                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 395
 396                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 397                         continue;
 398                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 399         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 400 }
 401
 402 /*
 403  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 404  * flush caches or TLBs.
 405  *
 406  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 407  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 408  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 409  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 410  * coalesced).
 411  *
 412  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 413  */
 414 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 415 {
 416         unsigned long next;
 417         pgd_t *pgd;
 418         unsigned long addr = start;
 419         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 420
 421         BUG_ON(addr >= end);
 422         pgd = pgd_offset_k(addr);
 423         do {
 424                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 425                 if (pgd_bad(*pgd))
 426                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 427                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 428                         continue;
 429                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 430         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 431
 432         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 433                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 434 }
 435
 436 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 437 {
 438         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 439         __vunmap_range_noflush(start, end);
 440 }
 441
 442 /**
 443  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 444  * @addr: start of the VM area to unmap
 445  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 446  *
 447  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 448  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 449  * is a kernel bug.
 450  */
 451 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 452 {
 453         flush_cache_vunmap(addr, end);
 454         vunmap_range_noflush(addr, end);
 455         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 456 }
 457
 458 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 459                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 460                 pgtbl_mod_mask *mask)
 461 {
 462         pte_t *pte;
 463
 464         /*
 465          * nr is a running index into the array which helps higher level
 466          * callers keep track of where we're up to.
 467          */
 468
 469         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 470         if (!pte)
 471                 return -ENOMEM;
 472         do {
 473                 struct page *page = pages[*nr];
 474
 475                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 476                         return -EBUSY;
 477                 if (WARN_ON(!page))
 478                         return -ENOMEM;
 479                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 480                         return -EINVAL;
 481
 482                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 483                 (*nr)++;
 484         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 485         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 490                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 491                 pgtbl_mod_mask *mask)
 492 {
 493         pmd_t *pmd;
 494         unsigned long next;
 495
 496         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 497         if (!pmd)
 498                 return -ENOMEM;
 499         do {
 500                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 501                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 502                         return -ENOMEM;
 503         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 504         return 0;
 505 }
 506
 507 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 508                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 509                 pgtbl_mod_mask *mask)
 510 {
 511         pud_t *pud;
 512         unsigned long next;
 513
 514         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 515         if (!pud)
 516                 return -ENOMEM;
 517         do {
 518                 next = pud_addr_end(addr, end);
 519                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 520                         return -ENOMEM;
 521         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 526                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 527                 pgtbl_mod_mask *mask)
 528 {
 529         p4d_t *p4d;
 530         unsigned long next;
 531
 532         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 533         if (!p4d)
 534                 return -ENOMEM;
 535         do {
 536                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 537                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 538                         return -ENOMEM;
 539         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 540         return 0;
 541 }
 542
 543 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 544                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 545 {
 546         unsigned long start = addr;
 547         pgd_t *pgd;
 548         unsigned long next;
 549         int err = 0;
 550         int nr = 0;
 551         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 552
 553         BUG_ON(addr >= end);
 554         pgd = pgd_offset_k(addr);
 555         do {
 556                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 557                 if (pgd_bad(*pgd))
 558                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 559                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 560                 if (err)
 561                         return err;
 562         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 563
 564         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 565                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 566
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 572  * flush caches.
 573  *
 574  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 575  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 576  *
 577  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 578  */
 579 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 580                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 581 {
 582         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 583
 584         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 585
 586         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 587                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 588                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 589
 590         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 591                 int err;
 592
 593                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 594                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 595                                         page_shift);
 596                 if (err)
 597                         return err;
 598
 599                 addr += 1UL << page_shift;
 600         }
 601
 602         return 0;
 603 }
 604
 605 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 606                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 607 {
 608         int ret = kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages,
 609                                                  page_shift);
 610
 611         if (ret)
 612                 return ret;
 613         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 614 }
 615
 616 /**
 617  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 618  * @addr: start of the VM area to map
 619  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 620  * @prot: page protection flags to use
 621  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 622  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 623  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 624  *
 625  * RETURNS:
 626  * 0 on success, -errno on failure.
 627  */
 628 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 629                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 630 {
 631         int err;
 632
 633         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 634         flush_cache_vmap(addr, end);
 635         return err;
 636 }
 637
 638 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 639 {
 640         /*
 641          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 642          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 643          * just put it in the vmalloc space.
 644          */
 645 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 646         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 647         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 648                 return 1;
 649 #endif
 650         return is_vmalloc_addr(x);
 651 }
 652 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_vmalloc_or_module_addr);
 653
 654 /*
 655  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 656  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 657  * matches small vmap mappings.
 658  */
 659 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 660 {
 661         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 662         struct page *page = NULL;
 663         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 664         p4d_t *p4d;
 665         pud_t *pud;
 666         pmd_t *pmd;
 667         pte_t *ptep, pte;
 668
 669         /*
 670          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 671          * architectures that do not vmalloc module space
 672          */
 673         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 674
 675         if (pgd_none(*pgd))
 676                 return NULL;
 677         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 678                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 679         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 680                 return NULL;
 681
 682         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 683         if (p4d_none(*p4d))
 684                 return NULL;
 685         if (p4d_leaf(*p4d))
 686                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 687         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 688                 return NULL;
 689
 690         pud = pud_offset(p4d, addr);
 691         if (pud_none(*pud))
 692                 return NULL;
 693         if (pud_leaf(*pud))
 694                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 695         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 696                 return NULL;
 697
 698         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 699         if (pmd_none(*pmd))
 700                 return NULL;
 701         if (pmd_leaf(*pmd))
 702                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 703         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 704                 return NULL;
 705
 706         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 707         pte = *ptep;
 708         if (pte_present(pte))
 709                 page = pte_page(pte);
 710         pte_unmap(ptep);
 711
 712         return page;
 713 }
 714 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 715
 716 /*
 717  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 718  */
 719 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 720 {
 721         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 722 }
 723 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 724
 725
 726 /*** Global kva allocator ***/
 727
 728 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 729 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 730
 731
 732 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 733 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 734 /* Export for kexec only */
 735 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 736 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 737 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 738
 739 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 740 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 741 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 742
 743 /*
 744  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 745  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 746  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 747  * free block.
 748  */
 749 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 750
 751 /*
 752  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 753  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 754  */
 755 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 756
 757 /*
 758  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 759  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 760  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 761  * object is released.
 762  *
 763  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 764  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 765  * find a lowest match of free area.
 766  */
 767 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 768
 769 /*
 770  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 771  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 772  * to use more permissive allocation masks.
 773  */
 774 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 775
 776 static __always_inline unsigned long
 777 va_size(struct vmap_area *va)
 778 {
 779         return (va->va_end - va->va_start);
 780 }
 781
 782 static __always_inline unsigned long
 783 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 784 {
 785         struct vmap_area *va;
 786
 787         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 788         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 789 }
 790
 791 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 792         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 793
 794 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 795 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 796 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 797 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 798
 799 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 800
 801 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 802 {
 803         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 804 }
 805
 806 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
 807 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 808 {
 809         struct vmap_area *va = NULL;
 810         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 811
 812         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 813
 814         while (n) {
 815                 struct vmap_area *tmp;
 816
 817                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 818                 if (tmp->va_end > addr) {
 819                         va = tmp;
 820                         if (tmp->va_start <= addr)
 821                                 break;
 822
 823                         n = n->rb_left;
 824                 } else
 825                         n = n->rb_right;
 826         }
 827
 828         return va;
 829 }
 830
 831 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
 832 {
 833         struct rb_node *n = root->rb_node;
 834
 835         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 836
 837         while (n) {
 838                 struct vmap_area *va;
 839
 840                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 841                 if (addr < va->va_start)
 842                         n = n->rb_left;
 843                 else if (addr >= va->va_end)
 844                         n = n->rb_right;
 845                 else
 846                         return va;
 847         }
 848
 849         return NULL;
 850 }
 851
 852 /*
 853  * This function returns back addresses of parent node
 854  * and its left or right link for further processing.
 855  *
 856  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 857  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 858  * have to be declined and actually considered as a bug.
 859  */
 860 static __always_inline struct rb_node **
 861 find_va_links(struct vmap_area *va,
 862         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 863         struct rb_node **parent)
 864 {
 865         struct vmap_area *tmp_va;
 866         struct rb_node **link;
 867
 868         if (root) {
 869                 link = &root->rb_node;
 870                 if (unlikely(!*link)) {
 871                         *parent = NULL;
 872                         return link;
 873                 }
 874         } else {
 875                 link = &from;
 876         }
 877
 878         /*
 879          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 880          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 881          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 882          */
 883         do {
 884                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 885
 886                 /*
 887                  * During the traversal we also do some sanity check.
 888                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 889                  * or full overlaps.
 890                  */
 891                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
 892                         link = &(*link)->rb_left;
 893                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
 894                         link = &(*link)->rb_right;
 895                 else {
 896                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 897                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 898
 899                         return NULL;
 900                 }
 901         } while (*link);
 902
 903         *parent = &tmp_va->rb_node;
 904         return link;
 905 }
 906
 907 static __always_inline struct list_head *
 908 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 909 {
 910         struct list_head *list;
 911
 912         if (unlikely(!parent))
 913                 /*
 914                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 915                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 916                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 917                  * happen but we handle this case anyway.
 918                  */
 919                 return NULL;
 920
 921         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 922         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 923 }
 924
 925 static __always_inline void
 926 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 927         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 928         struct list_head *head, bool augment)
 929 {
 930         /*
 931          * VA is still not in the list, but we can
 932          * identify its future previous list_head node.
 933          */
 934         if (likely(parent)) {
 935                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 936                 if (&parent->rb_right != link)
 937                         head = head->prev;
 938         }
 939
 940         /* Insert to the rb-tree */
 941         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 942         if (augment) {
 943                 /*
 944                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 945                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 946                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 947                  * It is because we populate the tree from the bottom
 948                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 949                  *
 950                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 951                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 952                  * the correct order later on.
 953                  */
 954                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 955                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 956                 va->subtree_max_size = 0;
 957         } else {
 958                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 959         }
 960
 961         /* Address-sort this list */
 962         list_add(&va->list, head);
 963 }
 964
 965 static __always_inline void
 966 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 967         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 968         struct list_head *head)
 969 {
 970         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
 971 }
 972
 973 static __always_inline void
 974 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 975         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 976         struct list_head *head)
 977 {
 978         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
 979 }
 980
 981 static __always_inline void
 982 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
 983 {
 984         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 985                 return;
 986
 987         if (augment)
 988                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 989                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 990         else
 991                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 992
 993         list_del_init(&va->list);
 994         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 995 }
 996
 997 static __always_inline void
 998 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
 999 {
1000         __unlink_va(va, root, false);
1001 }
1002
1003 static __always_inline void
1004 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1005 {
1006         __unlink_va(va, root, true);
1007 }
1008
1009 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1010 /*
1011  * Gets called when remove the node and rotate.
1012  */
1013 static __always_inline unsigned long
1014 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1015 {
1016         return max3(va_size(va),
1017                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1018                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1019 }
1020
1021 static void
1022 augment_tree_propagate_check(void)
1023 {
1024         struct vmap_area *va;
1025         unsigned long computed_size;
1026
1027         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1028                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1029                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1030                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1031                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1032         }
1033 }
1034 #endif
1035
1036 /*
1037  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1038  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1039  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1040  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1041  *
1042  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1043  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1044  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1045  * - After VA has been increased(merging path).
1046  *
1047  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1048  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1049  * to the root node.
1050  *
1051  *       4--8
1052  *        /\
1053  *       /  \
1054  *      /    \
1055  *    2--2  8--8
1056  *
1057  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1058  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1059  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1060  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1061  * node becomes 4--6.
1062  */
1063 static __always_inline void
1064 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1065 {
1066         /*
1067          * Populate the tree from bottom towards the root until
1068          * the calculated maximum available size of checked node
1069          * is equal to its current one.
1070          */
1071         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1072
1073 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1074         augment_tree_propagate_check();
1075 #endif
1076 }
1077
1078 static void
1079 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1080         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1081 {
1082         struct rb_node **link;
1083         struct rb_node *parent;
1084
1085         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1086         if (link)
1087                 link_va(va, root, parent, link, head);
1088 }
1089
1090 static void
1091 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1092         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1093         struct list_head *head)
1094 {
1095         struct rb_node **link;
1096         struct rb_node *parent;
1097
1098         if (from)
1099                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1100         else
1101                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1102
1103         if (link) {
1104                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1105                 augment_tree_propagate_from(va);
1106         }
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1111  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1112  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1113  * freed.
1114  *
1115  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1116  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1117  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1118  * ongoing.
1119  */
1120 static __always_inline struct vmap_area *
1121 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1122         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1123 {
1124         struct vmap_area *sibling;
1125         struct list_head *next;
1126         struct rb_node **link;
1127         struct rb_node *parent;
1128         bool merged = false;
1129
1130         /*
1131          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1132          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1133          */
1134         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1135         if (!link)
1136                 return NULL;
1137
1138         /*
1139          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1140          */
1141         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1142         if (unlikely(next == NULL))
1143                 goto insert;
1144
1145         /*
1146          * start            end
1147          * |                |
1148          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1149          *                  |                |
1150          *                  start            end
1151          */
1152         if (next != head) {
1153                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1154                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1155                         sibling->va_start = va->va_start;
1156
1157                         /* Free vmap_area object. */
1158                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1159
1160                         /* Point to the new merged area. */
1161                         va = sibling;
1162                         merged = true;
1163                 }
1164         }
1165
1166         /*
1167          * start            end
1168          * |                |
1169          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1170          *                  |                |
1171          *                  start            end
1172          */
1173         if (next->prev != head) {
1174                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1175                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1176                         /*
1177                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1178                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1179                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1180                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1181                          * "normalized" because of rotation operations.
1182                          */
1183                         if (merged)
1184                                 __unlink_va(va, root, augment);
1185
1186                         sibling->va_end = va->va_end;
1187
1188                         /* Free vmap_area object. */
1189                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1190
1191                         /* Point to the new merged area. */
1192                         va = sibling;
1193                         merged = true;
1194                 }
1195         }
1196
1197 insert:
1198         if (!merged)
1199                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1200
1201         return va;
1202 }
1203
1204 static __always_inline struct vmap_area *
1205 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1206         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1207 {
1208         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1209 }
1210
1211 static __always_inline struct vmap_area *
1212 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1213         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1214 {
1215         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1216         if (va)
1217                 augment_tree_propagate_from(va);
1218
1219         return va;
1220 }
1221
1222 static __always_inline bool
1223 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1224         unsigned long align, unsigned long vstart)
1225 {
1226         unsigned long nva_start_addr;
1227
1228         if (va->va_start > vstart)
1229                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1230         else
1231                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1232
1233         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1234         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1235                         nva_start_addr < vstart)
1236                 return false;
1237
1238         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1243  * that will accomplish the request corresponding to passing
1244  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1245  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1246  * overhead.
1247  */
1248 static __always_inline struct vmap_area *
1249 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1250         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1251 {
1252         struct vmap_area *va;
1253         struct rb_node *node;
1254         unsigned long length;
1255
1256         /* Start from the root. */
1257         node = root->rb_node;
1258
1259         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1260         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1261
1262         while (node) {
1263                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1264
1265                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1266                                 vstart < va->va_start) {
1267                         node = node->rb_left;
1268                 } else {
1269                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1270                                 return va;
1271
1272                         /*
1273                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1274                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1275                          * equal or bigger to the requested search length.
1276                          */
1277                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1278                                 node = node->rb_right;
1279                                 continue;
1280                         }
1281
1282                         /*
1283                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1284                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1285                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1286                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1287                          */
1288                         while ((node = rb_parent(node))) {
1289                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1290                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1291                                         return va;
1292
1293                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1294                                                 vstart <= va->va_start) {
1295                                         /*
1296                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1297                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1298                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1299                                          * and no suitable free block found there.
1300                                          */
1301                                         vstart = va->va_start + 1;
1302                                         node = node->rb_right;
1303                                         break;
1304                                 }
1305                         }
1306                 }
1307         }
1308
1309         return NULL;
1310 }
1311
1312 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1313 #include <linux/random.h>
1314
1315 static struct vmap_area *
1316 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1317         unsigned long align, unsigned long vstart)
1318 {
1319         struct vmap_area *va;
1320
1321         list_for_each_entry(va, head, list) {
1322                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1323                         continue;
1324
1325                 return va;
1326         }
1327
1328         return NULL;
1329 }
1330
1331 static void
1332 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1333                              unsigned long size, unsigned long align)
1334 {
1335         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1336         unsigned long vstart;
1337         unsigned int rnd;
1338
1339         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1340         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1341
1342         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1343         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1344
1345         if (va_1 != va_2)
1346                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1347                         va_1, va_2, vstart);
1348 }
1349 #endif
1350
1351 enum fit_type {
1352         NOTHING_FIT = 0,
1353         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1354         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1355         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1356         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1357 };
1358
1359 static __always_inline enum fit_type
1360 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1361         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1362 {
1363         enum fit_type type;
1364
1365         /* Check if it is within VA. */
1366         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1367                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1368                 return NOTHING_FIT;
1369
1370         /* Now classify. */
1371         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1372                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1373                         type = FL_FIT_TYPE;
1374                 else
1375                         type = LE_FIT_TYPE;
1376         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1377                 type = RE_FIT_TYPE;
1378         } else {
1379                 type = NE_FIT_TYPE;
1380         }
1381
1382         return type;
1383 }
1384
1385 static __always_inline int
1386 adjust_va_to_fit_type(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1387                       struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1388                       unsigned long size)
1389 {
1390         struct vmap_area *lva = NULL;
1391         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1392
1393         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1394                 /*
1395                  * No need to split VA, it fully fits.
1396                  *
1397                  * |               |
1398                  * V      NVA      V
1399                  * |---------------|
1400                  */
1401                 unlink_va_augment(va, root);
1402                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1403         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1404                 /*
1405                  * Split left edge of fit VA.
1406                  *
1407                  * |       |
1408                  * V  NVA  V   R
1409                  * |-------|-------|
1410                  */
1411                 va->va_start += size;
1412         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1413                 /*
1414                  * Split right edge of fit VA.
1415                  *
1416                  *         |       |
1417                  *     L   V  NVA  V
1418                  * |-------|-------|
1419                  */
1420                 va->va_end = nva_start_addr;
1421         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1422                 /*
1423                  * Split no edge of fit VA.
1424                  *
1425                  *     |       |
1426                  *   L V  NVA  V R
1427                  * |---|-------|---|
1428                  */
1429                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1430                 if (unlikely(!lva)) {
1431                         /*
1432                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1433                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1434                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1435                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1436                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1437                          * are its main fitting cases.
1438                          *
1439                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1440                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1441                          * big free space that has to be split.
1442                          *
1443                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1444                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1445                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1446                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1447                          * split purpose. That is rare and most time does not
1448                          * occur.
1449                          *
1450                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1451                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1452                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1453                          * triggered to repeat one more time. See more details
1454                          * in alloc_vmap_area() function.
1455                          */
1456                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1457                         if (!lva)
1458                                 return -1;
1459                 }
1460
1461                 /*
1462                  * Build the remainder.
1463                  */
1464                 lva->va_start = va->va_start;
1465                 lva->va_end = nva_start_addr;
1466
1467                 /*
1468                  * Shrink this VA to remaining size.
1469                  */
1470                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1471         } else {
1472                 return -1;
1473         }
1474
1475         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1476                 augment_tree_propagate_from(va);
1477
1478                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1479                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1480         }
1481
1482         return 0;
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1487  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1488  */
1489 static __always_inline unsigned long
1490 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1491         unsigned long size, unsigned long align,
1492         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1493 {
1494         bool adjust_search_size = true;
1495         unsigned long nva_start_addr;
1496         struct vmap_area *va;
1497         int ret;
1498
1499         /*
1500          * Do not adjust when:
1501          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1502          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1503          *      aligned anyway;
1504          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1505          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1506          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1507          */
1508         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1509                 adjust_search_size = false;
1510
1511         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1512         if (unlikely(!va))
1513                 return vend;
1514
1515         if (va->va_start > vstart)
1516                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1517         else
1518                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1519
1520         /* Check the "vend" restriction. */
1521         if (nva_start_addr + size > vend)
1522                 return vend;
1523
1524         /* Update the free vmap_area. */
1525         ret = adjust_va_to_fit_type(root, head, va, nva_start_addr, size);
1526         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1527                 return vend;
1528
1529 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1530         find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1531 #endif
1532
1533         return nva_start_addr;
1534 }
1535
1536 /*
1537  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1538  */
1539 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1540 {
1541         /*
1542          * Remove from the busy tree/list.
1543          */
1544         spin_lock(&vmap_area_lock);
1545         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1546         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1547
1548         /*
1549          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1550          */
1551         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1552         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1553         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1554 }
1555
1556 static inline void
1557 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1558 {
1559         struct vmap_area *va = NULL;
1560
1561         /*
1562          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1563          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1564          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1565          *
1566          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1567          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1568          * condition and high memory pressure.
1569          */
1570         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1571                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1572
1573         spin_lock(lock);
1574
1575         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1576                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1581  * vstart and vend.
1582  */
1583 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1584                                 unsigned long align,
1585                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1586                                 int node, gfp_t gfp_mask,
1587                                 unsigned long va_flags)
1588 {
1589         struct vmap_area *va;
1590         unsigned long freed;
1591         unsigned long addr;
1592         int purged = 0;
1593         int ret;
1594
1595         if (unlikely(!size || offset_in_page(size) || !is_power_of_2(align)))
1596                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1597
1598         if (unlikely(!vmap_initialized))
1599                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1600
1601         might_sleep();
1602         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1603
1604         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1605         if (unlikely(!va))
1606                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1607
1608         /*
1609          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1610          * to avoid false negatives.
1611          */
1612         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1613
1614 retry:
1615         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1616         addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
1617                 size, align, vstart, vend);
1618         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1619
1620         trace_alloc_vmap_area(addr, size, align, vstart, vend, addr == vend);
1621
1622         /*
1623          * If an allocation fails, the "vend" address is
1624          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1625          */
1626         if (unlikely(addr == vend))
1627                 goto overflow;
1628
1629         va->va_start = addr;
1630         va->va_end = addr + size;
1631         va->vm = NULL;
1632         va->flags = va_flags;
1633
1634         spin_lock(&vmap_area_lock);
1635         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1636         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1637
1638         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1639         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1640         BUG_ON(va->va_end > vend);
1641
1642         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1643         if (ret) {
1644                 free_vmap_area(va);
1645                 return ERR_PTR(ret);
1646         }
1647
1648         return va;
1649
1650 overflow:
1651         if (!purged) {
1652                 purge_vmap_area_lazy();
1653                 purged = 1;
1654                 goto retry;
1655         }
1656
1657         freed = 0;
1658         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1659
1660         if (freed > 0) {
1661                 purged = 0;
1662                 goto retry;
1663         }
1664
1665         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1666                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1667                         size);
1668
1669         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1670         return ERR_PTR(-EBUSY);
1671 }
1672
1673 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1674 {
1675         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1676 }
1677 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1678
1679 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1680 {
1681         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1682 }
1683 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1684
1685 /*
1686  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1687  * before attempting to purge with a TLB flush.
1688  *
1689  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1690  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1691  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1692  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1693  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1694  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1695  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1696  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1697  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1698  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1699  * becomes a problem on bigger systems.
1700  */
1701 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1702 {
1703         unsigned int log;
1704
1705         log = fls(num_online_cpus());
1706
1707         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1708 }
1709
1710 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1711
1712 /*
1713  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1714  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
1715  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1716  */
1717 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1718
1719 /* for per-CPU blocks */
1720 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1721
1722 /*
1723  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1724  */
1725 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1726 {
1727         unsigned long resched_threshold;
1728         unsigned int num_purged_areas = 0;
1729         struct list_head local_purge_list;
1730         struct vmap_area *va, *n_va;
1731
1732         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1733
1734         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1735         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1736         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_purge_list);
1737         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1738
1739         if (unlikely(list_empty(&local_purge_list)))
1740                 goto out;
1741
1742         start = min(start,
1743                 list_first_entry(&local_purge_list,
1744                         struct vmap_area, list)->va_start);
1745
1746         end = max(end,
1747                 list_last_entry(&local_purge_list,
1748                         struct vmap_area, list)->va_end);
1749
1750         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1751         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1752
1753         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1754         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_purge_list, list) {
1755                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1756                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1757                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1758
1759                 /*
1760                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1761                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1762                  * anything.
1763                  */
1764                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1765                                 &free_vmap_area_list);
1766
1767                 if (!va)
1768                         continue;
1769
1770                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1771                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1772                                               va->va_start, va->va_end);
1773
1774                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1775                 num_purged_areas++;
1776
1777                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1778                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1779         }
1780         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1781
1782 out:
1783         trace_purge_vmap_area_lazy(start, end, num_purged_areas);
1784         return num_purged_areas > 0;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1789  */
1790 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1791 {
1792         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1793         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1794         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1795         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1796 }
1797
1798 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1799 {
1800         unsigned long nr_lazy;
1801
1802         do {
1803                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1804                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1805                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1806
1807                 /* Recheck if further work is required. */
1808                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1809         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped,
1814  * unlinked and flush_cache_vunmap had been called for the correct
1815  * range previously.
1816  */
1817 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1818 {
1819         unsigned long nr_lazy_max = lazy_max_pages();
1820         unsigned long va_start = va->va_start;
1821         unsigned long nr_lazy;
1822
1823         if (WARN_ON_ONCE(!list_empty(&va->list)))
1824                 return;
1825
1826         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1827                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1828
1829         /*
1830          * Merge or place it to the purge tree/list.
1831          */
1832         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1833         merge_or_add_vmap_area(va,
1834                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1835         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1836
1837         trace_free_vmap_area_noflush(va_start, nr_lazy, nr_lazy_max);
1838
1839         /* After this point, we may free va at any time */
1840         if (unlikely(nr_lazy > nr_lazy_max))
1841                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1842 }
1843
1844 /*
1845  * Free and unmap a vmap area
1846  */
1847 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1848 {
1849         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1850         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1851         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1852                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1853
1854         free_vmap_area_noflush(va);
1855 }
1856
1857 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1858 {
1859         struct vmap_area *va;
1860
1861         spin_lock(&vmap_area_lock);
1862         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1863         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1864
1865         return va;
1866 }
1867
1868 static struct vmap_area *find_unlink_vmap_area(unsigned long addr)
1869 {
1870         struct vmap_area *va;
1871
1872         spin_lock(&vmap_area_lock);
1873         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1874         if (va)
1875                 unlink_va(va, &vmap_area_root);
1876         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1877
1878         return va;
1879 }
1880
1881 /*** Per cpu kva allocator ***/
1882
1883 /*
1884  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1885  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1886  */
1887 /*
1888  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1889  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1890  * instead (we just need a rough idea)
1891  */
1892 #if BITS_PER_LONG == 32
1893 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1894 #else
1895 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1896 #endif
1897
1898 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1899 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1900 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1901 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1902 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1903 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1904 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1905                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1906                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1907                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1908
1909 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1910
1911 #define VMAP_RAM                0x1 /* indicates vm_map_ram area*/
1912 #define VMAP_BLOCK              0x2 /* mark out the vmap_block sub-type*/
1913 #define VMAP_FLAGS_MASK         0x3
1914
1915 struct vmap_block_queue {
1916         spinlock_t lock;
1917         struct list_head free;
1918
1919         /*
1920          * An xarray requires an extra memory dynamically to
1921          * be allocated. If it is an issue, we can use rb-tree
1922          * instead.
1923          */
1924         struct xarray vmap_blocks;
1925 };
1926
1927 struct vmap_block {
1928         spinlock_t lock;
1929         struct vmap_area *va;
1930         unsigned long free, dirty;
1931         DECLARE_BITMAP(used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1932         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1933         struct list_head free_list;
1934         struct rcu_head rcu_head;
1935         struct list_head purge;
1936 };
1937
1938 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1939 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1940
1941 /*
1942  * In order to fast access to any "vmap_block" associated with a
1943  * specific address, we use a hash.
1944  *
1945  * A per-cpu vmap_block_queue is used in both ways, to serialize
1946  * an access to free block chains among CPUs(alloc path) and it
1947  * also acts as a vmap_block hash(alloc/free paths). It means we
1948  * overload it, since we already have the per-cpu array which is
1949  * used as a hash table. When used as a hash a 'cpu' passed to
1950  * per_cpu() is not actually a CPU but rather a hash index.
1951  *
1952  * A hash function is addr_to_vb_xa() which hashes any address
1953  * to a specific index(in a hash) it belongs to. This then uses a
1954  * per_cpu() macro to access an array with generated index.
1955  *
1956  * An example:
1957  *
1958  *  CPU_1  CPU_2  CPU_0
1959  *    |      |      |
1960  *    V      V      V
1961  * 0     10     20     30     40     50     60
1962  * |------|------|------|------|------|------|...<vmap address space>
1963  *   CPU0   CPU1   CPU2   CPU0   CPU1   CPU2
1964  *
1965  * - CPU_1 invokes vm_unmap_ram(6), 6 belongs to CPU0 zone, thus
1966  *   it access: CPU0/INDEX0 -> vmap_blocks -> xa_lock;
1967  *
1968  * - CPU_2 invokes vm_unmap_ram(11), 11 belongs to CPU1 zone, thus
1969  *   it access: CPU1/INDEX1 -> vmap_blocks -> xa_lock;
1970  *
1971  * - CPU_0 invokes vm_unmap_ram(20), 20 belongs to CPU2 zone, thus
1972  *   it access: CPU2/INDEX2 -> vmap_blocks -> xa_lock.
1973  *
1974  * This technique almost always avoids lock contention on insert/remove,
1975  * however xarray spinlocks protect against any contention that remains.
1976  */
1977 static struct xarray *
1978 addr_to_vb_xa(unsigned long addr)
1979 {
1980         int index = (addr / VMAP_BLOCK_SIZE) % num_possible_cpus();
1981
1982         return &per_cpu(vmap_block_queue, index).vmap_blocks;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1987  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1988  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1989  * big problem.
1990  */
1991
1992 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1993 {
1994         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1995         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1996         return addr;
1997 }
1998
1999 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
2000 {
2001         unsigned long addr;
2002
2003         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
2004         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
2005         return (void *)addr;
2006 }
2007
2008 /**
2009  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
2010  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
2011  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
2012  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
2013  *
2014  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
2015  */
2016 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
2017 {
2018         struct vmap_block_queue *vbq;
2019         struct vmap_block *vb;
2020         struct vmap_area *va;
2021         struct xarray *xa;
2022         unsigned long vb_idx;
2023         int node, err;
2024         void *vaddr;
2025
2026         node = numa_node_id();
2027
2028         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
2029                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2030         if (unlikely(!vb))
2031                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2032
2033         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
2034                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2035                                         node, gfp_mask,
2036                                         VMAP_RAM|VMAP_BLOCK);
2037         if (IS_ERR(va)) {
2038                 kfree(vb);
2039                 return ERR_CAST(va);
2040         }
2041
2042         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
2043         spin_lock_init(&vb->lock);
2044         vb->va = va;
2045         /* At least something should be left free */
2046         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
2047         bitmap_zero(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS);
2048         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
2049         vb->dirty = 0;
2050         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
2051         vb->dirty_max = 0;
2052         bitmap_set(vb->used_map, 0, (1UL << order));
2053         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
2054
2055         xa = addr_to_vb_xa(va->va_start);
2056         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
2057         err = xa_insert(xa, vb_idx, vb, gfp_mask);
2058         if (err) {
2059                 kfree(vb);
2060                 free_vmap_area(va);
2061                 return ERR_PTR(err);
2062         }
2063
2064         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2065         spin_lock(&vbq->lock);
2066         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
2067         spin_unlock(&vbq->lock);
2068
2069         return vaddr;
2070 }
2071
2072 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2073 {
2074         struct vmap_block *tmp;
2075         struct xarray *xa;
2076
2077         xa = addr_to_vb_xa(vb->va->va_start);
2078         tmp = xa_erase(xa, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2079         BUG_ON(tmp != vb);
2080
2081         spin_lock(&vmap_area_lock);
2082         unlink_va(vb->va, &vmap_area_root);
2083         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2084
2085         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2086         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2087 }
2088
2089 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2090 {
2091         LIST_HEAD(purge);
2092         struct vmap_block *vb;
2093         struct vmap_block *n_vb;
2094         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2095
2096         rcu_read_lock();
2097         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2098
2099                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
2100                         continue;
2101
2102                 spin_lock(&vb->lock);
2103                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2104                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
2105                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
2106                         vb->dirty_min = 0;
2107                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2108                         spin_lock(&vbq->lock);
2109                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2110                         spin_unlock(&vbq->lock);
2111                         spin_unlock(&vb->lock);
2112                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
2113                 } else
2114                         spin_unlock(&vb->lock);
2115         }
2116         rcu_read_unlock();
2117
2118         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
2119                 list_del(&vb->purge);
2120                 free_vmap_block(vb);
2121         }
2122 }
2123
2124 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2125 {
2126         int cpu;
2127
2128         for_each_possible_cpu(cpu)
2129                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2130 }
2131
2132 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2133 {
2134         struct vmap_block_queue *vbq;
2135         struct vmap_block *vb;
2136         void *vaddr = NULL;
2137         unsigned int order;
2138
2139         BUG_ON(offset_in_page(size));
2140         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2141         if (WARN_ON(size == 0)) {
2142                 /*
2143                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2144                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2145                  * early.
2146                  */
2147                 return NULL;
2148         }
2149         order = get_order(size);
2150
2151         rcu_read_lock();
2152         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2153         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2154                 unsigned long pages_off;
2155
2156                 spin_lock(&vb->lock);
2157                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2158                         spin_unlock(&vb->lock);
2159                         continue;
2160                 }
2161
2162                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2163                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2164                 vb->free -= 1UL << order;
2165                 bitmap_set(vb->used_map, pages_off, (1UL << order));
2166                 if (vb->free == 0) {
2167                         spin_lock(&vbq->lock);
2168                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2169                         spin_unlock(&vbq->lock);
2170                 }
2171
2172                 spin_unlock(&vb->lock);
2173                 break;
2174         }
2175
2176         rcu_read_unlock();
2177
2178         /* Allocate new block if nothing was found */
2179         if (!vaddr)
2180                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2181
2182         return vaddr;
2183 }
2184
2185 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2186 {
2187         unsigned long offset;
2188         unsigned int order;
2189         struct vmap_block *vb;
2190         struct xarray *xa;
2191
2192         BUG_ON(offset_in_page(size));
2193         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2194
2195         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2196
2197         order = get_order(size);
2198         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2199
2200         xa = addr_to_vb_xa(addr);
2201         vb = xa_load(xa, addr_to_vb_idx(addr));
2202
2203         spin_lock(&vb->lock);
2204         bitmap_clear(vb->used_map, offset, (1UL << order));
2205         spin_unlock(&vb->lock);
2206
2207         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2208
2209         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2210                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2211
2212         spin_lock(&vb->lock);
2213
2214         /* Expand dirty range */
2215         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2216         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2217
2218         vb->dirty += 1UL << order;
2219         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2220                 BUG_ON(vb->free);
2221                 spin_unlock(&vb->lock);
2222                 free_vmap_block(vb);
2223         } else
2224                 spin_unlock(&vb->lock);
2225 }
2226
2227 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2228 {
2229         int cpu;
2230
2231         if (unlikely(!vmap_initialized))
2232                 return;
2233
2234         might_sleep();
2235
2236         for_each_possible_cpu(cpu) {
2237                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2238                 struct vmap_block *vb;
2239
2240                 rcu_read_lock();
2241                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2242                         spin_lock(&vb->lock);
2243                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2244                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2245                                 unsigned long s, e;
2246
2247                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2248                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2249
2250                                 start = min(s, start);
2251                                 end   = max(e, end);
2252
2253                                 flush = 1;
2254                         }
2255                         spin_unlock(&vb->lock);
2256                 }
2257                 rcu_read_unlock();
2258         }
2259
2260         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2261         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2262         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2263                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2264         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2265 }
2266
2267 /**
2268  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2269  *
2270  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2271  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2272  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2273  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2274  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2275  *
2276  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2277  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2278  * from the vmap layer.
2279  */
2280 void vm_unmap_aliases(void)
2281 {
2282         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2283         int flush = 0;
2284
2285         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2286 }
2287 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2288
2289 /**
2290  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2291  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2292  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2293  */
2294 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2295 {
2296         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2297         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2298         struct vmap_area *va;
2299
2300         might_sleep();
2301         BUG_ON(!addr);
2302         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2303         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2304         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2305
2306         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2307
2308         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2309                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2310                 vb_free(addr, size);
2311                 return;
2312         }
2313
2314         va = find_unlink_vmap_area(addr);
2315         if (WARN_ON_ONCE(!va))
2316                 return;
2317
2318         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2319                                     (va->va_end - va->va_start));
2320         free_unmap_vmap_area(va);
2321 }
2322 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2323
2324 /**
2325  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2326  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2327  * @count: number of pages
2328  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2329  *
2330  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2331  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2332  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2333  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2334  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2335  *
2336  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2337  */
2338 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2339 {
2340         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2341         unsigned long addr;
2342         void *mem;
2343
2344         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2345                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2346                 if (IS_ERR(mem))
2347                         return NULL;
2348                 addr = (unsigned long)mem;
2349         } else {
2350                 struct vmap_area *va;
2351                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2352                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2353                                 node, GFP_KERNEL, VMAP_RAM);
2354                 if (IS_ERR(va))
2355                         return NULL;
2356
2357                 addr = va->va_start;
2358                 mem = (void *)addr;
2359         }
2360
2361         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2362                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2363                 vm_unmap_ram(mem, count);
2364                 return NULL;
2365         }
2366
2367         /*
2368          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2369          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2370          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2371          */
2372         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2373
2374         return mem;
2375 }
2376 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2377
2378 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2379
2380 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2381 {
2382 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2383         return vm->page_order;
2384 #else
2385         return 0;
2386 #endif
2387 }
2388
2389 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2390 {
2391 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2392         vm->page_order = order;
2393 #else
2394         BUG_ON(order != 0);
2395 #endif
2396 }
2397
2398 /**
2399  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2400  * @vm: vm_struct to add
2401  *
2402  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2403  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2404  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2405  *
2406  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2407  */
2408 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2409 {
2410         struct vm_struct *tmp, **p;
2411
2412         BUG_ON(vmap_initialized);
2413         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2414                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2415                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2416                         break;
2417                 } else
2418                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2419         }
2420         vm->next = *p;
2421         *p = vm;
2422 }
2423
2424 /**
2425  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2426  * @vm: vm_struct to register
2427  * @align: requested alignment
2428  *
2429  * This function is used to register kernel vm area before
2430  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2431  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2432  * vm->addr contains the allocated address.
2433  *
2434  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2435  */
2436 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2437 {
2438         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2439         struct vm_struct *cur, **p;
2440
2441         BUG_ON(vmap_initialized);
2442
2443         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2444                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2445                         break;
2446                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2447         }
2448
2449         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2450         vm->addr = (void *)addr;
2451         vm->next = *p;
2452         *p = vm;
2453         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2454 }
2455
2456 static void vmap_init_free_space(void)
2457 {
2458         unsigned long vmap_start = 1;
2459         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2460         struct vmap_area *busy, *free;
2461
2462         /*
2463          *     B     F     B     B     B     F
2464          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2465          *  |           The KVA space           |
2466          *  |<--------------------------------->|
2467          */
2468         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2469                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2470                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2471                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2472                                 free->va_start = vmap_start;
2473                                 free->va_end = busy->va_start;
2474
2475                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2476                                         &free_vmap_area_root,
2477                                                 &free_vmap_area_list);
2478                         }
2479                 }
2480
2481                 vmap_start = busy->va_end;
2482         }
2483
2484         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2485                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2486                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2487                         free->va_start = vmap_start;
2488                         free->va_end = vmap_end;
2489
2490                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2491                                 &free_vmap_area_root,
2492                                         &free_vmap_area_list);
2493                 }
2494         }
2495 }
2496
2497 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2498         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2499 {
2500         vm->flags = flags;
2501         vm->addr = (void *)va->va_start;
2502         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2503         vm->caller = caller;
2504         va->vm = vm;
2505 }
2506
2507 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2508                               unsigned long flags, const void *caller)
2509 {
2510         spin_lock(&vmap_area_lock);
2511         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2512         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2513 }
2514
2515 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2516 {
2517         /*
2518          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2519          * we should make sure that vm has proper values.
2520          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2521          */
2522         smp_wmb();
2523         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2524 }
2525
2526 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2527                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2528                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2529                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2530 {
2531         struct vmap_area *va;
2532         struct vm_struct *area;
2533         unsigned long requested_size = size;
2534
2535         BUG_ON(in_interrupt());
2536         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2537         if (unlikely(!size))
2538                 return NULL;
2539
2540         if (flags & VM_IOREMAP)
2541                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2542                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2543
2544         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2545         if (unlikely(!area))
2546                 return NULL;
2547
2548         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2549                 size += PAGE_SIZE;
2550
2551         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask, 0);
2552         if (IS_ERR(va)) {
2553                 kfree(area);
2554                 return NULL;
2555         }
2556
2557         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2558
2559         /*
2560          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2561          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2562          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2563          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2564          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2565          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2566          */
2567         if (!(flags & VM_ALLOC))
2568                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2569                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2570
2571         return area;
2572 }
2573
2574 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2575                                        unsigned long start, unsigned long end,
2576                                        const void *caller)
2577 {
2578         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2579                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2580 }
2581
2582 /**
2583  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2584  * @size:        size of the area
2585  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2586  *
2587  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2588  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2589  * on success or %NULL on failure.
2590  *
2591  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2592  */
2593 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2594 {
2595         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2596                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2597                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2598                                   __builtin_return_address(0));
2599 }
2600
2601 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2602                                 const void *caller)
2603 {
2604         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2605                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2606                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2607 }
2608
2609 /**
2610  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2611  * @addr:         base address
2612  *
2613  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2614  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2615  * pointer valid.
2616  *
2617  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2618  */
2619 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2620 {
2621         struct vmap_area *va;
2622
2623         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2624         if (!va)
2625                 return NULL;
2626
2627         return va->vm;
2628 }
2629
2630 /**
2631  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2632  * @addr:           base address
2633  *
2634  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2635  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2636  * on SMP machines, except for its size or flags.
2637  *
2638  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2639  */
2640 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2641 {
2642         struct vmap_area *va;
2643         struct vm_struct *vm;
2644
2645         might_sleep();
2646
2647         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2648                         addr))
2649                 return NULL;
2650
2651         va = find_unlink_vmap_area((unsigned long)addr);
2652         if (!va || !va->vm)
2653                 return NULL;
2654         vm = va->vm;
2655
2656         debug_check_no_locks_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2657         debug_check_no_obj_freed(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2658         kasan_free_module_shadow(vm);
2659         kasan_poison_vmalloc(vm->addr, get_vm_area_size(vm));
2660
2661         free_unmap_vmap_area(va);
2662         return vm;
2663 }
2664
2665 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2666                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2667 {
2668         int i;
2669
2670         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2671         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2672                 if (page_address(area->pages[i]))
2673                         set_direct_map(area->pages[i]);
2674 }
2675
2676 /*
2677  * Flush the vm mapping and reset the direct map.
2678  */
2679 static void vm_reset_perms(struct vm_struct *area)
2680 {
2681         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2682         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2683         int flush_dmap = 0;
2684         int i;
2685
2686         /*
2687          * Find the start and end range of the direct mappings to make sure that
2688          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2689          */
2690         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2691                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2692
2693                 if (addr) {
2694                         unsigned long page_size;
2695
2696                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2697                         start = min(addr, start);
2698                         end = max(addr + page_size, end);
2699                         flush_dmap = 1;
2700                 }
2701         }
2702
2703         /*
2704          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2705          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2706          * reset the direct map permissions to the default.
2707          */
2708         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2709         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2710         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2711 }
2712
2713 static void delayed_vfree_work(struct work_struct *w)
2714 {
2715         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
2716         struct llist_node *t, *llnode;
2717
2718         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
2719                 vfree(llnode);
2720 }
2721
2722 /**
2723  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2724  * @addr:         memory base address
2725  *
2726  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2727  * except NMIs.
2728  */
2729 void vfree_atomic(const void *addr)
2730 {
2731         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2732
2733         BUG_ON(in_nmi());
2734         kmemleak_free(addr);
2735
2736         /*
2737          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2738          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2739          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2740          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2741          */
2742         if (addr && llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2743                 schedule_work(&p->wq);
2744 }
2745
2746 /**
2747  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2748  * @addr:  Memory base address
2749  *
2750  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2751  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2752  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2753  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2754  *
2755  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2756  *
2757  * Context:
2758  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2759  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2760  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2761  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2762  */
2763 void vfree(const void *addr)
2764 {
2765         struct vm_struct *vm;
2766         int i;
2767
2768         if (unlikely(in_interrupt())) {
2769                 vfree_atomic(addr);
2770                 return;
2771         }
2772
2773         BUG_ON(in_nmi());
2774         kmemleak_free(addr);
2775         might_sleep();
2776
2777         if (!addr)
2778                 return;
2779
2780         vm = remove_vm_area(addr);
2781         if (unlikely(!vm)) {
2782                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2783                                 addr);
2784                 return;
2785         }
2786
2787         if (unlikely(vm->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
2788                 vm_reset_perms(vm);
2789         for (i = 0; i < vm->nr_pages; i++) {
2790                 struct page *page = vm->pages[i];
2791
2792                 BUG_ON(!page);
2793                 mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2794                 /*
2795                  * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2796                  * can be freed as an array of order-0 allocations
2797                  */
2798                 __free_page(page);
2799                 cond_resched();
2800         }
2801         atomic_long_sub(vm->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2802         kvfree(vm->pages);
2803         kfree(vm);
2804 }
2805 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2806
2807 /**
2808  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2809  * @addr:   memory base address
2810  *
2811  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2812  * which was created from the page array passed to vmap().
2813  *
2814  * Must not be called in interrupt context.
2815  */
2816 void vunmap(const void *addr)
2817 {
2818         struct vm_struct *vm;
2819
2820         BUG_ON(in_interrupt());
2821         might_sleep();
2822
2823         if (!addr)
2824                 return;
2825         vm = remove_vm_area(addr);
2826         if (unlikely(!vm)) {
2827                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vunmap() nonexistent vm area (%p)\n",
2828                                 addr);
2829                 return;
2830         }
2831         kfree(vm);
2832 }
2833 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2834
2835 /**
2836  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2837  * @pages: array of page pointers
2838  * @count: number of pages to map
2839  * @flags: vm_area->flags
2840  * @prot: page protection for the mapping
2841  *
2842  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2843  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2844  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2845  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2846  * vfree() is called on the return value.
2847  *
2848  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2849  */
2850 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2851            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2852 {
2853         struct vm_struct *area;
2854         unsigned long addr;
2855         unsigned long size;             /* In bytes */
2856
2857         might_sleep();
2858
2859         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS))
2860                 return NULL;
2861
2862         /*
2863          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2864          * guard compromises someone else's mappings too.
2865          */
2866         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2867                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2868
2869         if (count > totalram_pages())
2870                 return NULL;
2871
2872         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2873         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2874         if (!area)
2875                 return NULL;
2876
2877         addr = (unsigned long)area->addr;
2878         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2879                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2880                 vunmap(area->addr);
2881                 return NULL;
2882         }
2883
2884         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2885                 area->pages = pages;
2886                 area->nr_pages = count;
2887         }
2888         return area->addr;
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2891
2892 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2893 struct vmap_pfn_data {
2894         unsigned long   *pfns;
2895         pgprot_t        prot;
2896         unsigned int    idx;
2897 };
2898
2899 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2900 {
2901         struct vmap_pfn_data *data = private;
2902
2903         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2904                 return -EINVAL;
2905         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2906         return 0;
2907 }
2908
2909 /**
2910  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2911  * @pfns: array of PFNs
2912  * @count: number of pages to map
2913  * @prot: page protection for the mapping
2914  *
2915  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2916  * the start address of the mapping.
2917  */
2918 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2919 {
2920         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2921         struct vm_struct *area;
2922
2923         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2924                         __builtin_return_address(0));
2925         if (!area)
2926                 return NULL;
2927         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2928                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2929                 free_vm_area(area);
2930                 return NULL;
2931         }
2932         return area->addr;
2933 }
2934 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2935 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2936
2937 static inline unsigned int
2938 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2939                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2940 {
2941         unsigned int nr_allocated = 0;
2942         gfp_t alloc_gfp = gfp;
2943         bool nofail = false;
2944         struct page *page;
2945         int i;
2946
2947         /*
2948          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2949          * the page array is partly or not at all populated due
2950          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2951          * more permissive.
2952          */
2953         if (!order) {
2954                 /* bulk allocator doesn't support nofail req. officially */
2955                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2956
2957                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2958                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2959
2960                         /*
2961                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2962                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2963                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2964                          * so the range is [1:100].
2965                          */
2966                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2967
2968                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2969                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2970                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2971                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2972                          */
2973                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2974                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2975                                                         nr_pages_request,
2976                                                         pages + nr_allocated);
2977
2978                         else
2979                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2980                                                         nr_pages_request,
2981                                                         pages + nr_allocated);
2982
2983                         nr_allocated += nr;
2984                         cond_resched();
2985
2986                         /*
2987                          * If zero or pages were obtained partly,
2988                          * fallback to a single page allocator.
2989                          */
2990                         if (nr != nr_pages_request)
2991                                 break;
2992                 }
2993         } else if (gfp & __GFP_NOFAIL) {
2994                 /*
2995                  * Higher order nofail allocations are really expensive and
2996                  * potentially dangerous (pre-mature OOM, disruptive reclaim
2997                  * and compaction etc.
2998                  */
2999                 alloc_gfp &= ~__GFP_NOFAIL;
3000                 nofail = true;
3001         }
3002
3003         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
3004         while (nr_allocated < nr_pages) {
3005                 if (fatal_signal_pending(current))
3006                         break;
3007
3008                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
3009                         page = alloc_pages(alloc_gfp, order);
3010                 else
3011                         page = alloc_pages_node(nid, alloc_gfp, order);
3012                 if (unlikely(!page)) {
3013                         if (!nofail)
3014                                 break;
3015
3016                         /* fall back to the zero order allocations */
3017                         alloc_gfp |= __GFP_NOFAIL;
3018                         order = 0;
3019                         continue;
3020                 }
3021
3022                 /*
3023                  * Higher order allocations must be able to be treated as
3024                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
3025                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
3026                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
3027                  * page->lru, etc.
3028                  */
3029                 if (order)
3030                         split_page(page, order);
3031
3032                 /*
3033                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
3034                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
3035                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
3036                  */
3037                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
3038                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
3039
3040                 cond_resched();
3041                 nr_allocated += 1U << order;
3042         }
3043
3044         return nr_allocated;
3045 }
3046
3047 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
3048                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
3049                                  int node)
3050 {
3051         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
3052         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3053         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
3054         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
3055         unsigned long array_size;
3056         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3057         unsigned int page_order;
3058         unsigned int flags;
3059         int ret;
3060
3061         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3062
3063         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3064                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3065
3066         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3067         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3068                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
3069                                         area->caller);
3070         } else {
3071                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
3072         }
3073
3074         if (!area->pages) {
3075                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3076                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3077                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3078                 free_vm_area(area);
3079                 return NULL;
3080         }
3081
3082         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3083         page_order = vm_area_page_order(area);
3084
3085         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3086                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3087
3088         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3089         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3090                 int i;
3091
3092                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3093                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3094         }
3095
3096         /*
3097          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3098          * allocation request, free them via vfree() if any.
3099          */
3100         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3101                 /* vm_area_alloc_pages() can also fail due to a fatal signal */
3102                 if (!fatal_signal_pending(current))
3103                         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3104                                 "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3105                                 area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3106                 goto fail;
3107         }
3108
3109         /*
3110          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3111          * by the scope API
3112          */
3113         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3114                 flags = memalloc_nofs_save();
3115         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3116                 flags = memalloc_noio_save();
3117
3118         do {
3119                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3120                         page_shift);
3121                 if (nofail && (ret < 0))
3122                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3123         } while (nofail && (ret < 0));
3124
3125         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3126                 memalloc_nofs_restore(flags);
3127         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3128                 memalloc_noio_restore(flags);
3129
3130         if (ret < 0) {
3131                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3132                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3133                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3134                 goto fail;
3135         }
3136
3137         return area->addr;
3138
3139 fail:
3140         vfree(area->addr);
3141         return NULL;
3142 }
3143
3144 /**
3145  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3146  * @size:                 allocation size
3147  * @align:                desired alignment
3148  * @start:                vm area range start
3149  * @end:                  vm area range end
3150  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3151  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3152  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3153  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3154  * @caller:               caller's return address
3155  *
3156  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3157  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3158  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3159  * supported.
3160  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3161  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3162  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3163  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3164  *
3165  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3166  *
3167  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3168  * protection of @prot.
3169  *
3170  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3171  */
3172 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3173                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3174                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3175                         const void *caller)
3176 {
3177         struct vm_struct *area;
3178         void *ret;
3179         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3180         unsigned long real_size = size;
3181         unsigned long real_align = align;
3182         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3183
3184         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3185                 return NULL;
3186
3187         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3188                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3189                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3190                         real_size);
3191                 return NULL;
3192         }
3193
3194         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3195                 unsigned long size_per_node;
3196
3197                 /*
3198                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3199                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3200                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3201                  * supporting them.
3202                  */
3203
3204                 size_per_node = size;
3205                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3206                         size_per_node /= num_online_nodes();
3207                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3208                         shift = PMD_SHIFT;
3209                 else
3210                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3211
3212                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3213                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3214         }
3215
3216 again:
3217         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3218                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3219                                   gfp_mask, caller);
3220         if (!area) {
3221                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3222                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3223                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3224                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3225                 if (nofail) {
3226                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3227                         goto again;
3228                 }
3229                 goto fail;
3230         }
3231
3232         /*
3233          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3234          * kasan_unpoison_vmalloc().
3235          */
3236         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3237                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3238                         /*
3239                          * Modify protection bits to allow tagging.
3240                          * This must be done before mapping.
3241                          */
3242                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3243
3244                         /*
3245                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3246                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3247                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3248                          */
3249                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN | __GFP_SKIP_ZERO;
3250                 }
3251
3252                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3253                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3254         }
3255
3256         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3257         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3258         if (!ret)
3259                 goto fail;
3260
3261         /*
3262          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3263          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3264          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3265          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3266          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3267          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3268          */
3269         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3270         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3271             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3272                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3273         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3274         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3275
3276         /*
3277          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3278          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3279          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3280          */
3281         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3282
3283         size = PAGE_ALIGN(size);
3284         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3285                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3286
3287         return area->addr;
3288
3289 fail:
3290         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3291                 shift = PAGE_SHIFT;
3292                 align = real_align;
3293                 size = real_size;
3294                 goto again;
3295         }
3296
3297         return NULL;
3298 }
3299
3300 /**
3301  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3302  * @size:           allocation size
3303  * @align:          desired alignment
3304  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3305  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3306  * @caller:         caller's return address
3307  *
3308  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3309  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3310  *
3311  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3312  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3313  *
3314  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3315  * with mm people.
3316  *
3317  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3318  */
3319 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3320                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3321 {
3322         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3323                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3324 }
3325 /*
3326  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3327  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3328  * than that.
3329  */
3330 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3331 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3332 #endif
3333
3334 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3335 {
3336         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3337                                 __builtin_return_address(0));
3338 }
3339 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3340
3341 /**
3342  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3343  * @size:    allocation size
3344  *
3345  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3346  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3347  *
3348  * For tight control over page level allocator and protection flags
3349  * use __vmalloc() instead.
3350  *
3351  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3352  */
3353 void *vmalloc(unsigned long size)
3354 {
3355         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3356                                 __builtin_return_address(0));
3357 }
3358 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3359
3360 /**
3361  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3362  * @size:      allocation size
3363  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3364  *
3365  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3366  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3367  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3368  * huge pages for the memory
3369  *
3370  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3371  */
3372 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3373 {
3374         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3375                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3376                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3377 }
3378 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3379
3380 /**
3381  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3382  * @size:    allocation size
3383  *
3384  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3385  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3386  * The memory allocated is set to zero.
3387  *
3388  * For tight control over page level allocator and protection flags
3389  * use __vmalloc() instead.
3390  *
3391  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3392  */
3393 void *vzalloc(unsigned long size)
3394 {
3395         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3396                                 __builtin_return_address(0));
3397 }
3398 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3399
3400 /**
3401  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3402  * @size: allocation size
3403  *
3404  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3405  * without leaking data.
3406  *
3407  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3408  */
3409 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3410 {
3411         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3412                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3413                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3414                                     __builtin_return_address(0));
3415 }
3416 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3417
3418 /**
3419  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3420  * @size:         allocation size
3421  * @node:         numa node
3422  *
3423  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3424  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3425  *
3426  * For tight control over page level allocator and protection flags
3427  * use __vmalloc() instead.
3428  *
3429  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3430  */
3431 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3432 {
3433         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3434                         __builtin_return_address(0));
3435 }
3436 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3437
3438 /**
3439  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3440  * @size:       allocation size
3441  * @node:       numa node
3442  *
3443  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3444  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3445  * The memory allocated is set to zero.
3446  *
3447  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3448  */
3449 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3450 {
3451         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3452                                 __builtin_return_address(0));
3453 }
3454 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3455
3456 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3457 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3458 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3459 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3460 #else
3461 /*
3462  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3463  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3464  */
3465 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3466 #endif
3467
3468 /**
3469  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3470  * @size:       allocation size
3471  *
3472  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3473  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3474  *
3475  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3476  */
3477 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3478 {
3479         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3480                         __builtin_return_address(0));
3481 }
3482 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3483
3484 /**
3485  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3486  * @size:            allocation size
3487  *
3488  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3489  * mapped to userspace without leaking data.
3490  *
3491  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3492  */
3493 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3494 {
3495         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3496                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3497                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3498                                     __builtin_return_address(0));
3499 }
3500 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3501
3502 /*
3503  * Atomically zero bytes in the iterator.
3504  *
3505  * Returns the number of zeroed bytes.
3506  */
3507 static size_t zero_iter(struct iov_iter *iter, size_t count)
3508 {
3509         size_t remains = count;
3510
3511         while (remains > 0) {
3512                 size_t num, copied;
3513
3514                 num = remains < PAGE_SIZE ? remains : PAGE_SIZE;
3515                 copied = copy_page_to_iter_nofault(ZERO_PAGE(0), 0, num, iter);
3516                 remains -= copied;
3517
3518                 if (copied < num)
3519                         break;
3520         }
3521
3522         return count - remains;
3523 }
3524
3525 /*
3526  * small helper routine, copy contents to iter from addr.
3527  * If the page is not present, fill zero.
3528  *
3529  * Returns the number of copied bytes.
3530  */
3531 static size_t aligned_vread_iter(struct iov_iter *iter,
3532                                  const char *addr, size_t count)
3533 {
3534         size_t remains = count;
3535         struct page *page;
3536
3537         while (remains > 0) {
3538                 unsigned long offset, length;
3539                 size_t copied = 0;
3540
3541                 offset = offset_in_page(addr);
3542                 length = PAGE_SIZE - offset;
3543                 if (length > remains)
3544                         length = remains;
3545                 page = vmalloc_to_page(addr);
3546                 /*
3547                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need lock. But
3548                  * adding lock here means that we need to add overhead of
3549                  * vmalloc()/vfree() calls for this _debug_ interface, rarely
3550                  * used. Instead of that, we'll use an local mapping via
3551                  * copy_page_to_iter_nofault() and accept a small overhead in
3552                  * this access function.
3553                  */
3554                 if (page)
3555                         copied = copy_page_to_iter_nofault(page, offset,
3556                                                            length, iter);
3557                 else
3558                         copied = zero_iter(iter, length);
3559
3560                 addr += copied;
3561                 remains -= copied;
3562
3563                 if (copied != length)
3564                         break;
3565         }
3566
3567         return count - remains;
3568 }
3569
3570 /*
3571  * Read from a vm_map_ram region of memory.
3572  *
3573  * Returns the number of copied bytes.
3574  */
3575 static size_t vmap_ram_vread_iter(struct iov_iter *iter, const char *addr,
3576                                   size_t count, unsigned long flags)
3577 {
3578         char *start;
3579         struct vmap_block *vb;
3580         struct xarray *xa;
3581         unsigned long offset;
3582         unsigned int rs, re;
3583         size_t remains, n;
3584
3585         /*
3586          * If it's area created by vm_map_ram() interface directly, but
3587          * not further subdividing and delegating management to vmap_block,
3588          * handle it here.
3589          */
3590         if (!(flags & VMAP_BLOCK))
3591                 return aligned_vread_iter(iter, addr, count);
3592
3593         remains = count;
3594
3595         /*
3596          * Area is split into regions and tracked with vmap_block, read out
3597          * each region and zero fill the hole between regions.
3598          */
3599         xa = addr_to_vb_xa((unsigned long) addr);
3600         vb = xa_load(xa, addr_to_vb_idx((unsigned long)addr));
3601         if (!vb)
3602                 goto finished_zero;
3603
3604         spin_lock(&vb->lock);
3605         if (bitmap_empty(vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS)) {
3606                 spin_unlock(&vb->lock);
3607                 goto finished_zero;
3608         }
3609
3610         for_each_set_bitrange(rs, re, vb->used_map, VMAP_BBMAP_BITS) {
3611                 size_t copied;
3612
3613                 if (remains == 0)
3614                         goto finished;
3615
3616                 start = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, rs);
3617
3618                 if (addr < start) {
3619                         size_t to_zero = min_t(size_t, start - addr, remains);
3620                         size_t zeroed = zero_iter(iter, to_zero);
3621
3622                         addr += zeroed;
3623                         remains -= zeroed;
3624
3625                         if (remains == 0 || zeroed != to_zero)
3626                                 goto finished;
3627                 }
3628
3629                 /*it could start reading from the middle of used region*/
3630                 offset = offset_in_page(addr);
3631                 n = ((re - rs + 1) << PAGE_SHIFT) - offset;
3632                 if (n > remains)
3633                         n = remains;
3634
3635                 copied = aligned_vread_iter(iter, start + offset, n);
3636
3637                 addr += copied;
3638                 remains -= copied;
3639
3640                 if (copied != n)
3641                         goto finished;
3642         }
3643
3644         spin_unlock(&vb->lock);
3645
3646 finished_zero:
3647         /* zero-fill the left dirty or free regions */
3648         return count - remains + zero_iter(iter, remains);
3649 finished:
3650         /* We couldn't copy/zero everything */
3651         spin_unlock(&vb->lock);
3652         return count - remains;
3653 }
3654
3655 /**
3656  * vread_iter() - read vmalloc area in a safe way to an iterator.
3657  * @iter:         the iterator to which data should be written.
3658  * @addr:         vm address.
3659  * @count:        number of bytes to be read.
3660  *
3661  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3662  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3663  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3664  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3665  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3666  *
3667  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3668  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3669  *
3670  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3671  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3672  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3673  * any information, as /proc/kcore.
3674  *
3675  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3676  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3677  * include any intersection with valid vmalloc area
3678  */
3679 long vread_iter(struct iov_iter *iter, const char *addr, size_t count)
3680 {
3681         struct vmap_area *va;
3682         struct vm_struct *vm;
3683         char *vaddr;
3684         size_t n, size, flags, remains;
3685
3686         addr = kasan_reset_tag(addr);
3687
3688         /* Don't allow overflow */
3689         if ((unsigned long) addr + count < count)
3690                 count = -(unsigned long) addr;
3691
3692         remains = count;
3693
3694         spin_lock(&vmap_area_lock);
3695         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3696         if (!va)
3697                 goto finished_zero;
3698
3699         /* no intersects with alive vmap_area */
3700         if ((unsigned long)addr + remains <= va->va_start)
3701                 goto finished_zero;
3702
3703         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3704                 size_t copied;
3705
3706                 if (remains == 0)
3707                         goto finished;
3708
3709                 vm = va->vm;
3710                 flags = va->flags & VMAP_FLAGS_MASK;
3711                 /*
3712                  * VMAP_BLOCK indicates a sub-type of vm_map_ram area, need
3713                  * be set together with VMAP_RAM.
3714                  */
3715                 WARN_ON(flags == VMAP_BLOCK);
3716
3717                 if (!vm && !flags)
3718                         continue;
3719
3720                 if (vm && (vm->flags & VM_UNINITIALIZED))
3721                         continue;
3722
3723                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3724                 smp_rmb();
3725
3726                 vaddr = (char *) va->va_start;
3727                 size = vm ? get_vm_area_size(vm) : va_size(va);
3728
3729                 if (addr >= vaddr + size)
3730                         continue;
3731
3732                 if (addr < vaddr) {
3733                         size_t to_zero = min_t(size_t, vaddr - addr, remains);
3734                         size_t zeroed = zero_iter(iter, to_zero);
3735
3736                         addr += zeroed;
3737                         remains -= zeroed;
3738
3739                         if (remains == 0 || zeroed != to_zero)
3740                                 goto finished;
3741                 }
3742
3743                 n = vaddr + size - addr;
3744                 if (n > remains)
3745                         n = remains;
3746
3747                 if (flags & VMAP_RAM)
3748                         copied = vmap_ram_vread_iter(iter, addr, n, flags);
3749                 else if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3750                         copied = aligned_vread_iter(iter, addr, n);
3751                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3752                         copied = zero_iter(iter, n);
3753
3754                 addr += copied;
3755                 remains -= copied;
3756
3757                 if (copied != n)
3758                         goto finished;
3759         }
3760
3761 finished_zero:
3762         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3763         /* zero-fill memory holes */
3764         return count - remains + zero_iter(iter, remains);
3765 finished:
3766         /* Nothing remains, or We couldn't copy/zero everything. */
3767         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3768
3769         return count - remains;
3770 }
3771
3772 /**
3773  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3774  * @vma:                vma to cover
3775  * @uaddr:              target user address to start at
3776  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3777  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3778  * @size:               size of map area
3779  *
3780  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3781  *
3782  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3783  * and that it is big enough to cover the range starting at
3784  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3785  * met.
3786  *
3787  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3788  */
3789 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3790                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3791                                 unsigned long size)
3792 {
3793         struct vm_struct *area;
3794         unsigned long off;
3795         unsigned long end_index;
3796
3797         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3798                 return -EINVAL;
3799
3800         size = PAGE_ALIGN(size);
3801
3802         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3803                 return -EINVAL;
3804
3805         area = find_vm_area(kaddr);
3806         if (!area)
3807                 return -EINVAL;
3808
3809         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3810                 return -EINVAL;
3811
3812         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3813             end_index > get_vm_area_size(area))
3814                 return -EINVAL;
3815         kaddr += off;
3816
3817         do {
3818                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3819                 int ret;
3820
3821                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3822                 if (ret)
3823                         return ret;
3824
3825                 uaddr += PAGE_SIZE;
3826                 kaddr += PAGE_SIZE;
3827                 size -= PAGE_SIZE;
3828         } while (size > 0);
3829
3830         vm_flags_set(vma, VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP);
3831
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 /**
3836  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3837  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3838  * @addr:               vmalloc memory
3839  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3840  *
3841  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3842  *
3843  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3844  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3845  * that criteria isn't met.
3846  *
3847  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3848  */
3849 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3850                                                 unsigned long pgoff)
3851 {
3852         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3853                                            addr, pgoff,
3854                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3855 }
3856 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3857
3858 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3859 {
3860         struct vm_struct *ret;
3861         ret = remove_vm_area(area->addr);
3862         BUG_ON(ret != area);
3863         kfree(area);
3864 }
3865 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3866
3867 #ifdef CONFIG_SMP
3868 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3869 {
3870         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3871 }
3872
3873 /**
3874  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3875  * @addr: target address
3876  *
3877  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3878  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3879  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3880  *   if there are no any areas before @addr.
3881  */
3882 static struct vmap_area *
3883 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3884 {
3885         struct vmap_area *va, *tmp;
3886         struct rb_node *n;
3887
3888         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3889         va = NULL;
3890
3891         while (n) {
3892                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3893                 if (tmp->va_start <= addr) {
3894                         va = tmp;
3895                         if (tmp->va_end >= addr)
3896                                 break;
3897
3898                         n = n->rb_right;
3899                 } else {
3900                         n = n->rb_left;
3901                 }
3902         }
3903
3904         return va;
3905 }
3906
3907 /**
3908  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3909  * of free block below VMALLOC_END
3910  * @va:
3911  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3912  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3913  * @align: alignment for required highest address
3914  *
3915  * Returns: determined end address within vmap_area
3916  */
3917 static unsigned long
3918 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3919 {
3920         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3921         unsigned long addr;
3922
3923         if (likely(*va)) {
3924                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3925                                 &free_vmap_area_list, list) {
3926                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3927                         if ((*va)->va_start < addr)
3928                                 return addr;
3929                 }
3930         }
3931
3932         return 0;
3933 }
3934
3935 /**
3936  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3937  * @offsets: array containing offset of each area
3938  * @sizes: array containing size of each area
3939  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3940  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3941  *
3942  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3943  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3944  *
3945  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3946  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3947  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3948  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3949  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3950  * areas are allocated from top.
3951  *
3952  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3953  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3954  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3955  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3956  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3957  * and the result is returned.
3958  */
3959 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3960                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3961                                      size_t align)
3962 {
3963         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3964         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3965         struct vmap_area **vas, *va;
3966         struct vm_struct **vms;
3967         int area, area2, last_area, term_area;
3968         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3969         bool purged = false;
3970
3971         /* verify parameters and allocate data structures */
3972         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3973         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3974                 start = offsets[area];
3975                 end = start + sizes[area];
3976
3977                 /* is everything aligned properly? */
3978                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3979                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3980
3981                 /* detect the area with the highest address */
3982                 if (start > offsets[last_area])
3983                         last_area = area;
3984
3985                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3986                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3987                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3988
3989                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3990                 }
3991         }
3992         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3993
3994         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3995                 WARN_ON(true);
3996                 return NULL;
3997         }
3998
3999         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
4000         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
4001         if (!vas || !vms)
4002                 goto err_free2;
4003
4004         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4005                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4006                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
4007                 if (!vas[area] || !vms[area])
4008                         goto err_free;
4009         }
4010 retry:
4011         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4012
4013         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
4014         area = term_area = last_area;
4015         start = offsets[area];
4016         end = start + sizes[area];
4017
4018         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
4019         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4020
4021         while (true) {
4022                 /*
4023                  * base might have underflowed, add last_end before
4024                  * comparing.
4025                  */
4026                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
4027                         goto overflow;
4028
4029                 /*
4030                  * Fitting base has not been found.
4031                  */
4032                 if (va == NULL)
4033                         goto overflow;
4034
4035                 /*
4036                  * If required width exceeds current VA block, move
4037                  * base downwards and then recheck.
4038                  */
4039                 if (base + end > va->va_end) {
4040                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4041                         term_area = area;
4042                         continue;
4043                 }
4044
4045                 /*
4046                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
4047                  */
4048                 if (base + start < va->va_start) {
4049                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
4050                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
4051                         term_area = area;
4052                         continue;
4053                 }
4054
4055                 /*
4056                  * This area fits, move on to the previous one.  If
4057                  * the previous one is the terminal one, we're done.
4058                  */
4059                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
4060                 if (area == term_area)
4061                         break;
4062
4063                 start = offsets[area];
4064                 end = start + sizes[area];
4065                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
4066         }
4067
4068         /* we've found a fitting base, insert all va's */
4069         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4070                 int ret;
4071
4072                 start = base + offsets[area];
4073                 size = sizes[area];
4074
4075                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
4076                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
4077                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
4078                         goto recovery;
4079
4080                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
4081                                             &free_vmap_area_list,
4082                                             va, start, size);
4083                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
4084                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
4085                         goto recovery;
4086
4087                 /* Allocated area. */
4088                 va = vas[area];
4089                 va->va_start = start;
4090                 va->va_end = start + size;
4091         }
4092
4093         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4094
4095         /* populate the kasan shadow space */
4096         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4097                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
4098                         goto err_free_shadow;
4099         }
4100
4101         /* insert all vm's */
4102         spin_lock(&vmap_area_lock);
4103         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4104                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
4105
4106                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
4107                                  pcpu_get_vm_areas);
4108         }
4109         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4110
4111         /*
4112          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
4113          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
4114          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
4115          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
4116          */
4117         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
4118                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
4119                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
4120
4121         kfree(vas);
4122         return vms;
4123
4124 recovery:
4125         /*
4126          * Remove previously allocated areas. There is no
4127          * need in removing these areas from the busy tree,
4128          * because they are inserted only on the final step
4129          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
4130          */
4131         while (area--) {
4132                 orig_start = vas[area]->va_start;
4133                 orig_end = vas[area]->va_end;
4134                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4135                                 &free_vmap_area_list);
4136                 if (va)
4137                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4138                                 va->va_start, va->va_end);
4139                 vas[area] = NULL;
4140         }
4141
4142 overflow:
4143         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4144         if (!purged) {
4145                 purge_vmap_area_lazy();
4146                 purged = true;
4147
4148                 /* Before "retry", check if we recover. */
4149                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4150                         if (vas[area])
4151                                 continue;
4152
4153                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
4154                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
4155                         if (!vas[area])
4156                                 goto err_free;
4157                 }
4158
4159                 goto retry;
4160         }
4161
4162 err_free:
4163         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4164                 if (vas[area])
4165                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
4166
4167                 kfree(vms[area]);
4168         }
4169 err_free2:
4170         kfree(vas);
4171         kfree(vms);
4172         return NULL;
4173
4174 err_free_shadow:
4175         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4176         /*
4177          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4178          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4179          * being able to tolerate this case.
4180          */
4181         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4182                 orig_start = vas[area]->va_start;
4183                 orig_end = vas[area]->va_end;
4184                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4185                                 &free_vmap_area_list);
4186                 if (va)
4187                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4188                                 va->va_start, va->va_end);
4189                 vas[area] = NULL;
4190                 kfree(vms[area]);
4191         }
4192         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4193         kfree(vas);
4194         kfree(vms);
4195         return NULL;
4196 }
4197
4198 /**
4199  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4200  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4201  * @nr_vms: the number of allocated areas
4202  *
4203  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4204  */
4205 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4206 {
4207         int i;
4208
4209         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4210                 free_vm_area(vms[i]);
4211         kfree(vms);
4212 }
4213 #endif  /* CONFIG_SMP */
4214
4215 #ifdef CONFIG_PRINTK
4216 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4217 {
4218         struct vm_struct *vm;
4219         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4220
4221         vm = find_vm_area(objp);
4222         if (!vm)
4223                 return false;
4224         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4225                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4226         return true;
4227 }
4228 #endif
4229
4230 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4231 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4232         __acquires(&vmap_purge_lock)
4233         __acquires(&vmap_area_lock)
4234 {
4235         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4236         spin_lock(&vmap_area_lock);
4237
4238         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4239 }
4240
4241 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4242 {
4243         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4244 }
4245
4246 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4247         __releases(&vmap_area_lock)
4248         __releases(&vmap_purge_lock)
4249 {
4250         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4251         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4252 }
4253
4254 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4255 {
4256         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4257                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4258                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4259
4260                 if (!counters)
4261                         return;
4262
4263                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4264                         return;
4265                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4266                 smp_rmb();
4267
4268                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4269
4270                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4271                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4272                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4273                         if (counters[nr])
4274                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4275         }
4276 }
4277
4278 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4279 {
4280         struct vmap_area *va;
4281
4282         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4283         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4284                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4285                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4286                         va->va_end - va->va_start);
4287         }
4288         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4289 }
4290
4291 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4292 {
4293         struct vmap_area *va;
4294         struct vm_struct *v;
4295
4296         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4297
4298         if (!va->vm) {
4299                 if (va->flags & VMAP_RAM)
4300                         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4301                                 (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4302                                 va->va_end - va->va_start);
4303
4304                 goto final;
4305         }
4306
4307         v = va->vm;
4308
4309         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4310                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4311
4312         if (v->caller)
4313                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4314
4315         if (v->nr_pages)
4316                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4317
4318         if (v->phys_addr)
4319                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4320
4321         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4322                 seq_puts(m, " ioremap");
4323
4324         if (v->flags & VM_ALLOC)
4325                 seq_puts(m, " vmalloc");
4326
4327         if (v->flags & VM_MAP)
4328                 seq_puts(m, " vmap");
4329
4330         if (v->flags & VM_USERMAP)
4331                 seq_puts(m, " user");
4332
4333         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4334                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4335
4336         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4337                 seq_puts(m, " vpages");
4338
4339         show_numa_info(m, v);
4340         seq_putc(m, '\n');
4341
4342         /*
4343          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4344          */
4345 final:
4346         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4347                 show_purge_info(m);
4348
4349         return 0;
4350 }
4351
4352 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4353         .start = s_start,
4354         .next = s_next,
4355         .stop = s_stop,
4356         .show = s_show,
4357 };
4358
4359 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4360 {
4361         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4362                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4363                                 &vmalloc_op,
4364                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4365         else
4366                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4367         return 0;
4368 }
4369 module_init(proc_vmalloc_init);
4370
4371 #endif
4372
4373 void __init vmalloc_init(void)
4374 {
4375         struct vmap_area *va;
4376         struct vm_struct *tmp;
4377         int i;
4378
4379         /*
4380          * Create the cache for vmap_area objects.
4381          */
4382         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
4383
4384         for_each_possible_cpu(i) {
4385                 struct vmap_block_queue *vbq;
4386                 struct vfree_deferred *p;
4387
4388                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
4389                 spin_lock_init(&vbq->lock);
4390                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
4391                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
4392                 init_llist_head(&p->list);
4393                 INIT_WORK(&p->wq, delayed_vfree_work);
4394                 xa_init(&vbq->vmap_blocks);
4395         }
4396
4397         /* Import existing vmlist entries. */
4398         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
4399                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
4400                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
4401                         continue;
4402
4403                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
4404                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
4405                 va->vm = tmp;
4406                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
4407         }
4408
4409         /*
4410          * Now we can initialize a free vmap space.
4411          */
4412         vmap_init_free_space();
4413         vmap_initialized = true;
4414 }