i2c: smbus: Add a way to instantiate SPD EEPROMs automatically
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37 #include <linux/overflow.h>
38
39 #include <linux/uaccess.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/shmparam.h>
42
43 #include "internal.h"
44
45 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
46 {
47         unsigned long addr = (unsigned long)x;
48
49         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
50 }
51 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
52
53 struct vfree_deferred {
54         struct llist_head list;
55         struct work_struct wq;
56 };
57 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
58
59 static void __vunmap(const void *, int);
60
61 static void free_work(struct work_struct *w)
62 {
63         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
64         struct llist_node *t, *llnode;
65
66         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
67                 __vunmap((void *)llnode, 1);
68 }
69
70 /*** Page table manipulation functions ***/
71
72 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pte_t *pte;
75
76         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
77         do {
78                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
79                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
80         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
81 }
82
83 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
84 {
85         pmd_t *pmd;
86         unsigned long next;
87
88         pmd = pmd_offset(pud, addr);
89         do {
90                 next = pmd_addr_end(addr, end);
91                 if (pmd_clear_huge(pmd))
92                         continue;
93                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
94                         continue;
95                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
96         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
97 }
98
99 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
100 {
101         pud_t *pud;
102         unsigned long next;
103
104         pud = pud_offset(p4d, addr);
105         do {
106                 next = pud_addr_end(addr, end);
107                 if (pud_clear_huge(pud))
108                         continue;
109                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
110                         continue;
111                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
112         } while (pud++, addr = next, addr != end);
113 }
114
115 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
116 {
117         p4d_t *p4d;
118         unsigned long next;
119
120         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
121         do {
122                 next = p4d_addr_end(addr, end);
123                 if (p4d_clear_huge(p4d))
124                         continue;
125                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
126                         continue;
127                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
128         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
129 }
130
131 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
132 {
133         pgd_t *pgd;
134         unsigned long next;
135
136         BUG_ON(addr >= end);
137         pgd = pgd_offset_k(addr);
138         do {
139                 next = pgd_addr_end(addr, end);
140                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
141                         continue;
142                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
143         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
144 }
145
146 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
147                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
148 {
149         pte_t *pte;
150
151         /*
152          * nr is a running index into the array which helps higher level
153          * callers keep track of where we're up to.
154          */
155
156         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
157         if (!pte)
158                 return -ENOMEM;
159         do {
160                 struct page *page = pages[*nr];
161
162                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
163                         return -EBUSY;
164                 if (WARN_ON(!page))
165                         return -ENOMEM;
166                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
167                 (*nr)++;
168         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
169         return 0;
170 }
171
172 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
173                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
174 {
175         pmd_t *pmd;
176         unsigned long next;
177
178         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
179         if (!pmd)
180                 return -ENOMEM;
181         do {
182                 next = pmd_addr_end(addr, end);
183                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
184                         return -ENOMEM;
185         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
186         return 0;
187 }
188
189 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
190                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
191 {
192         pud_t *pud;
193         unsigned long next;
194
195         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
196         if (!pud)
197                 return -ENOMEM;
198         do {
199                 next = pud_addr_end(addr, end);
200                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
201                         return -ENOMEM;
202         } while (pud++, addr = next, addr != end);
203         return 0;
204 }
205
206 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
207                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
208 {
209         p4d_t *p4d;
210         unsigned long next;
211
212         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
213         if (!p4d)
214                 return -ENOMEM;
215         do {
216                 next = p4d_addr_end(addr, end);
217                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
218                         return -ENOMEM;
219         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
220         return 0;
221 }
222
223 /*
224  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
225  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
226  *
227  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
228  */
229 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
230                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
231 {
232         pgd_t *pgd;
233         unsigned long next;
234         unsigned long addr = start;
235         int err = 0;
236         int nr = 0;
237
238         BUG_ON(addr >= end);
239         pgd = pgd_offset_k(addr);
240         do {
241                 next = pgd_addr_end(addr, end);
242                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
243                 if (err)
244                         return err;
245         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
246
247         return nr;
248 }
249
250 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
251                            pgprot_t prot, struct page **pages)
252 {
253         int ret;
254
255         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
256         flush_cache_vmap(start, end);
257         return ret;
258 }
259
260 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
261 {
262         /*
263          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
264          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
265          * just put it in the vmalloc space.
266          */
267 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
268         unsigned long addr = (unsigned long)x;
269         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
270                 return 1;
271 #endif
272         return is_vmalloc_addr(x);
273 }
274
275 /*
276  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
277  */
278 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
279 {
280         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
281         struct page *page = NULL;
282         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
283         p4d_t *p4d;
284         pud_t *pud;
285         pmd_t *pmd;
286         pte_t *ptep, pte;
287
288         /*
289          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
290          * architectures that do not vmalloc module space
291          */
292         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
293
294         if (pgd_none(*pgd))
295                 return NULL;
296         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
297         if (p4d_none(*p4d))
298                 return NULL;
299         pud = pud_offset(p4d, addr);
300
301         /*
302          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
303          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
304          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
305          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
306          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
307          * no correct value to return for them.
308          */
309         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
310         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
311                 return NULL;
312         pmd = pmd_offset(pud, addr);
313         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
314         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
315                 return NULL;
316
317         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
318         pte = *ptep;
319         if (pte_present(pte))
320                 page = pte_page(pte);
321         pte_unmap(ptep);
322         return page;
323 }
324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
325
326 /*
327  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
328  */
329 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
330 {
331         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
332 }
333 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
334
335
336 /*** Global kva allocator ***/
337
338 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
339 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
340
341
342 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
343 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
344 /* Export for kexec only */
345 LIST_HEAD(vmap_area_list);
346 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
347 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
348 static bool vmap_initialized __read_mostly;
349
350 /*
351  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
352  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
353  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
354  * free block.
355  */
356 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
357
358 /*
359  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
360  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
361  */
362 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
363
364 /*
365  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
366  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
367  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
368  * object is released.
369  *
370  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
371  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
372  * find a lowest match of free area.
373  */
374 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
375
376 /*
377  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
378  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
379  * to use more permissive allocation masks.
380  */
381 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
382
383 static __always_inline unsigned long
384 va_size(struct vmap_area *va)
385 {
386         return (va->va_end - va->va_start);
387 }
388
389 static __always_inline unsigned long
390 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
391 {
392         struct vmap_area *va;
393
394         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
395         return va ? va->subtree_max_size : 0;
396 }
397
398 /*
399  * Gets called when remove the node and rotate.
400  */
401 static __always_inline unsigned long
402 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
403 {
404         return max3(va_size(va),
405                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
406                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
407 }
408
409 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
410         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
411
412 static void purge_vmap_area_lazy(void);
413 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
414 static unsigned long lazy_max_pages(void);
415
416 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
417
418 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
419 {
420         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
421 }
422
423 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
424 {
425         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
426
427         while (n) {
428                 struct vmap_area *va;
429
430                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
431                 if (addr < va->va_start)
432                         n = n->rb_left;
433                 else if (addr >= va->va_end)
434                         n = n->rb_right;
435                 else
436                         return va;
437         }
438
439         return NULL;
440 }
441
442 /*
443  * This function returns back addresses of parent node
444  * and its left or right link for further processing.
445  */
446 static __always_inline struct rb_node **
447 find_va_links(struct vmap_area *va,
448         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
449         struct rb_node **parent)
450 {
451         struct vmap_area *tmp_va;
452         struct rb_node **link;
453
454         if (root) {
455                 link = &root->rb_node;
456                 if (unlikely(!*link)) {
457                         *parent = NULL;
458                         return link;
459                 }
460         } else {
461                 link = &from;
462         }
463
464         /*
465          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
466          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
467          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
468          */
469         do {
470                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
471
472                 /*
473                  * During the traversal we also do some sanity check.
474                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
475                  * or full overlaps.
476                  */
477                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
478                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
479                         link = &(*link)->rb_left;
480                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
481                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
482                         link = &(*link)->rb_right;
483                 else
484                         BUG();
485         } while (*link);
486
487         *parent = &tmp_va->rb_node;
488         return link;
489 }
490
491 static __always_inline struct list_head *
492 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
493 {
494         struct list_head *list;
495
496         if (unlikely(!parent))
497                 /*
498                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
499                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
500                  * there is no free vmap space. Normally it does not
501                  * happen but we handle this case anyway.
502                  */
503                 return NULL;
504
505         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
506         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
507 }
508
509 static __always_inline void
510 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
511         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
512 {
513         /*
514          * VA is still not in the list, but we can
515          * identify its future previous list_head node.
516          */
517         if (likely(parent)) {
518                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
519                 if (&parent->rb_right != link)
520                         head = head->prev;
521         }
522
523         /* Insert to the rb-tree */
524         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
525         if (root == &free_vmap_area_root) {
526                 /*
527                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
528                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
529                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
530                  * It is because of we populate the tree from the bottom
531                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
532                  *
533                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
534                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
535                  * the correct order later on.
536                  */
537                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
538                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
539                 va->subtree_max_size = 0;
540         } else {
541                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
542         }
543
544         /* Address-sort this list */
545         list_add(&va->list, head);
546 }
547
548 static __always_inline void
549 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
550 {
551         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
552                 return;
553
554         if (root == &free_vmap_area_root)
555                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
556                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
557         else
558                 rb_erase(&va->rb_node, root);
559
560         list_del(&va->list);
561         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
562 }
563
564 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
565 static void
566 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
567 {
568         struct vmap_area *va;
569         struct rb_node *node;
570         unsigned long size;
571         bool found = false;
572
573         if (n == NULL)
574                 return;
575
576         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
577         size = va->subtree_max_size;
578         node = n;
579
580         while (node) {
581                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
582
583                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
584                         node = node->rb_left;
585                 } else {
586                         if (va_size(va) == size) {
587                                 found = true;
588                                 break;
589                         }
590
591                         node = node->rb_right;
592                 }
593         }
594
595         if (!found) {
596                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
597                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
598                         va_size(va), va->subtree_max_size);
599         }
600
601         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
602         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
603 }
604 #endif
605
606 /*
607  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
608  * levels starting from VA point. The propagation must be done
609  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
610  * in case of newly inserting of VA to the tree.
611  *
612  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
613  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
614  * - After VA has been shrunk(allocation path);
615  * - After VA has been increased(merging path).
616  *
617  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
618  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
619  * to the root node.
620  *
621  *       4--8
622  *        /\
623  *       /  \
624  *      /    \
625  *    2--2  8--8
626  *
627  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
628  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
629  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
630  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
631  * node becomes 4--6.
632  */
633 static __always_inline void
634 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
635 {
636         struct rb_node *node = &va->rb_node;
637         unsigned long new_va_sub_max_size;
638
639         while (node) {
640                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
641                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
642
643                 /*
644                  * If the newly calculated maximum available size of the
645                  * subtree is equal to the current one, then it means that
646                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
647                  * this point to save cycles.
648                  */
649                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
650                         break;
651
652                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
653                 node = rb_parent(&va->rb_node);
654         }
655
656 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
657         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
658 #endif
659 }
660
661 static void
662 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
663         struct rb_root *root, struct list_head *head)
664 {
665         struct rb_node **link;
666         struct rb_node *parent;
667
668         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
669         link_va(va, root, parent, link, head);
670 }
671
672 static void
673 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
674         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
675         struct list_head *head)
676 {
677         struct rb_node **link;
678         struct rb_node *parent;
679
680         if (from)
681                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
682         else
683                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
684
685         link_va(va, root, parent, link, head);
686         augment_tree_propagate_from(va);
687 }
688
689 /*
690  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
691  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
692  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
693  * freed.
694  */
695 static __always_inline struct vmap_area *
696 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
697         struct rb_root *root, struct list_head *head)
698 {
699         struct vmap_area *sibling;
700         struct list_head *next;
701         struct rb_node **link;
702         struct rb_node *parent;
703         bool merged = false;
704
705         /*
706          * Find a place in the tree where VA potentially will be
707          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
708          */
709         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
710
711         /*
712          * Get next node of VA to check if merging can be done.
713          */
714         next = get_va_next_sibling(parent, link);
715         if (unlikely(next == NULL))
716                 goto insert;
717
718         /*
719          * start            end
720          * |                |
721          * |<------VA------>|<-----Next----->|
722          *                  |                |
723          *                  start            end
724          */
725         if (next != head) {
726                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
727                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
728                         sibling->va_start = va->va_start;
729
730                         /* Check and update the tree if needed. */
731                         augment_tree_propagate_from(sibling);
732
733                         /* Free vmap_area object. */
734                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
735
736                         /* Point to the new merged area. */
737                         va = sibling;
738                         merged = true;
739                 }
740         }
741
742         /*
743          * start            end
744          * |                |
745          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
746          *                  |                |
747          *                  start            end
748          */
749         if (next->prev != head) {
750                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
751                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
752                         sibling->va_end = va->va_end;
753
754                         /* Check and update the tree if needed. */
755                         augment_tree_propagate_from(sibling);
756
757                         if (merged)
758                                 unlink_va(va, root);
759
760                         /* Free vmap_area object. */
761                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
762
763                         /* Point to the new merged area. */
764                         va = sibling;
765                         merged = true;
766                 }
767         }
768
769 insert:
770         if (!merged) {
771                 link_va(va, root, parent, link, head);
772                 augment_tree_propagate_from(va);
773         }
774
775         return va;
776 }
777
778 static __always_inline bool
779 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
780         unsigned long align, unsigned long vstart)
781 {
782         unsigned long nva_start_addr;
783
784         if (va->va_start > vstart)
785                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
786         else
787                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
788
789         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
790         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
791                         nva_start_addr < vstart)
792                 return false;
793
794         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
795 }
796
797 /*
798  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
799  * that will accomplish the request corresponding to passing
800  * parameters.
801  */
802 static __always_inline struct vmap_area *
803 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
804         unsigned long align, unsigned long vstart)
805 {
806         struct vmap_area *va;
807         struct rb_node *node;
808         unsigned long length;
809
810         /* Start from the root. */
811         node = free_vmap_area_root.rb_node;
812
813         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
814         length = size + align - 1;
815
816         while (node) {
817                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
818
819                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
820                                 vstart < va->va_start) {
821                         node = node->rb_left;
822                 } else {
823                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
824                                 return va;
825
826                         /*
827                          * Does not make sense to go deeper towards the right
828                          * sub-tree if it does not have a free block that is
829                          * equal or bigger to the requested search length.
830                          */
831                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
832                                 node = node->rb_right;
833                                 continue;
834                         }
835
836                         /*
837                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
838                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
839                          * only once due to "vstart" restriction.
840                          */
841                         while ((node = rb_parent(node))) {
842                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
843                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
844                                         return va;
845
846                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
847                                                 vstart <= va->va_start) {
848                                         node = node->rb_right;
849                                         break;
850                                 }
851                         }
852                 }
853         }
854
855         return NULL;
856 }
857
858 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
859 #include <linux/random.h>
860
861 static struct vmap_area *
862 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
863         unsigned long align, unsigned long vstart)
864 {
865         struct vmap_area *va;
866
867         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
868                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
869                         continue;
870
871                 return va;
872         }
873
874         return NULL;
875 }
876
877 static void
878 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
879 {
880         struct vmap_area *va_1, *va_2;
881         unsigned long vstart;
882         unsigned int rnd;
883
884         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
885         vstart = VMALLOC_START + rnd;
886
887         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
888         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
889
890         if (va_1 != va_2)
891                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
892                         va_1, va_2, vstart);
893 }
894 #endif
895
896 enum fit_type {
897         NOTHING_FIT = 0,
898         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
899         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
900         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
901         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
902 };
903
904 static __always_inline enum fit_type
905 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
906         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
907 {
908         enum fit_type type;
909
910         /* Check if it is within VA. */
911         if (nva_start_addr < va->va_start ||
912                         nva_start_addr + size > va->va_end)
913                 return NOTHING_FIT;
914
915         /* Now classify. */
916         if (va->va_start == nva_start_addr) {
917                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
918                         type = FL_FIT_TYPE;
919                 else
920                         type = LE_FIT_TYPE;
921         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
922                 type = RE_FIT_TYPE;
923         } else {
924                 type = NE_FIT_TYPE;
925         }
926
927         return type;
928 }
929
930 static __always_inline int
931 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
932         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
933         enum fit_type type)
934 {
935         struct vmap_area *lva = NULL;
936
937         if (type == FL_FIT_TYPE) {
938                 /*
939                  * No need to split VA, it fully fits.
940                  *
941                  * |               |
942                  * V      NVA      V
943                  * |---------------|
944                  */
945                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
946                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
947         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
948                 /*
949                  * Split left edge of fit VA.
950                  *
951                  * |       |
952                  * V  NVA  V   R
953                  * |-------|-------|
954                  */
955                 va->va_start += size;
956         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
957                 /*
958                  * Split right edge of fit VA.
959                  *
960                  *         |       |
961                  *     L   V  NVA  V
962                  * |-------|-------|
963                  */
964                 va->va_end = nva_start_addr;
965         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
966                 /*
967                  * Split no edge of fit VA.
968                  *
969                  *     |       |
970                  *   L V  NVA  V R
971                  * |---|-------|---|
972                  */
973                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
974                 if (unlikely(!lva)) {
975                         /*
976                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
977                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
978                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
979                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
980                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
981                          * are its main fitting cases.
982                          *
983                          * There are a few exceptions though, as an example it is
984                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
985                          * big free space that has to be split.
986                          *
987                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
988                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
989                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
990                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
991                          * split purpose. That is rare and most time does not
992                          * occur.
993                          *
994                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
995                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
996                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
997                          * triggered to repeat one more time. See more details
998                          * in alloc_vmap_area() function.
999                          */
1000                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1001                         if (!lva)
1002                                 return -1;
1003                 }
1004
1005                 /*
1006                  * Build the remainder.
1007                  */
1008                 lva->va_start = va->va_start;
1009                 lva->va_end = nva_start_addr;
1010
1011                 /*
1012                  * Shrink this VA to remaining size.
1013                  */
1014                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1015         } else {
1016                 return -1;
1017         }
1018
1019         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1020                 augment_tree_propagate_from(va);
1021
1022                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1023                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1024                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1025         }
1026
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1032  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1033  */
1034 static __always_inline unsigned long
1035 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1036         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1037 {
1038         unsigned long nva_start_addr;
1039         struct vmap_area *va;
1040         enum fit_type type;
1041         int ret;
1042
1043         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1044         if (unlikely(!va))
1045                 return vend;
1046
1047         if (va->va_start > vstart)
1048                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1049         else
1050                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1051
1052         /* Check the "vend" restriction. */
1053         if (nva_start_addr + size > vend)
1054                 return vend;
1055
1056         /* Classify what we have found. */
1057         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1058         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1059                 return vend;
1060
1061         /* Update the free vmap_area. */
1062         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1063         if (ret)
1064                 return vend;
1065
1066 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1067         find_vmap_lowest_match_check(size);
1068 #endif
1069
1070         return nva_start_addr;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1075  */
1076 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1077 {
1078         /*
1079          * Remove from the busy tree/list.
1080          */
1081         spin_lock(&vmap_area_lock);
1082         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1083         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1084
1085         /*
1086          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1087          */
1088         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1089         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1090         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1095  * vstart and vend.
1096  */
1097 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1098                                 unsigned long align,
1099                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1100                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1101 {
1102         struct vmap_area *va, *pva;
1103         unsigned long addr;
1104         int purged = 0;
1105         int ret;
1106
1107         BUG_ON(!size);
1108         BUG_ON(offset_in_page(size));
1109         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1110
1111         if (unlikely(!vmap_initialized))
1112                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1113
1114         might_sleep();
1115         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1116
1117         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1118         if (unlikely(!va))
1119                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1120
1121         /*
1122          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1123          * to avoid false negatives.
1124          */
1125         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1126
1127 retry:
1128         /*
1129          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1130          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1131          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1132          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1133          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1134          * race until the below spinlock is taken.
1135          *
1136          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1137          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1138          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1139          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1140          *
1141          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1142          */
1143         pva = NULL;
1144
1145         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1146                 /*
1147                  * Even if it fails we do not really care about that.
1148                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1149                  * will refill the cache we allocate from.
1150                  */
1151                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1152
1153         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1154
1155         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1156                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1157
1158         /*
1159          * If an allocation fails, the "vend" address is
1160          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1161          */
1162         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1163         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1164
1165         if (unlikely(addr == vend))
1166                 goto overflow;
1167
1168         va->va_start = addr;
1169         va->va_end = addr + size;
1170         va->vm = NULL;
1171
1172
1173         spin_lock(&vmap_area_lock);
1174         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1175         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1176
1177         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1178         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1179         BUG_ON(va->va_end > vend);
1180
1181         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1182         if (ret) {
1183                 free_vmap_area(va);
1184                 return ERR_PTR(ret);
1185         }
1186
1187         return va;
1188
1189 overflow:
1190         if (!purged) {
1191                 purge_vmap_area_lazy();
1192                 purged = 1;
1193                 goto retry;
1194         }
1195
1196         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1197                 unsigned long freed = 0;
1198                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1199                 if (freed > 0) {
1200                         purged = 0;
1201                         goto retry;
1202                 }
1203         }
1204
1205         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1206                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1207                         size);
1208
1209         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1210         return ERR_PTR(-EBUSY);
1211 }
1212
1213 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1214 {
1215         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1216 }
1217 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1218
1219 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1220 {
1221         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1224
1225 /*
1226  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
1227  */
1228 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1229 {
1230         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
1231 }
1232
1233 /*
1234  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1235  * before attempting to purge with a TLB flush.
1236  *
1237  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1238  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1239  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1240  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1241  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1242  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1243  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1244  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1245  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1246  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1247  * becomes a problem on bigger systems.
1248  */
1249 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1250 {
1251         unsigned int log;
1252
1253         log = fls(num_online_cpus());
1254
1255         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1256 }
1257
1258 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1259
1260 /*
1261  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1262  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1263  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1264  */
1265 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1266
1267 /* for per-CPU blocks */
1268 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1269
1270 /*
1271  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1272  * immediately freed.
1273  */
1274 void set_iounmap_nonlazy(void)
1275 {
1276         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1281  */
1282 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1283 {
1284         unsigned long resched_threshold;
1285         struct llist_node *valist;
1286         struct vmap_area *va;
1287         struct vmap_area *n_va;
1288
1289         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1290
1291         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1292         if (unlikely(valist == NULL))
1293                 return false;
1294
1295         /*
1296          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1297          * before they are freed.
1298          */
1299         vmalloc_sync_unmappings();
1300
1301         /*
1302          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1303          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1304          */
1305         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1306                 if (va->va_start < start)
1307                         start = va->va_start;
1308                 if (va->va_end > end)
1309                         end = va->va_end;
1310         }
1311
1312         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1313         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1314
1315         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1316         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1317                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1318                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1319                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1320
1321                 /*
1322                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1323                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1324                  * anything.
1325                  */
1326                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1327                                             &free_vmap_area_list);
1328
1329                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1330                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1331                                               va->va_start, va->va_end);
1332
1333                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1334
1335                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1336                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1337         }
1338         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1339         return true;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1344  * is already purging.
1345  */
1346 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1347 {
1348         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1349                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1350                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1351         }
1352 }
1353
1354 /*
1355  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1356  */
1357 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1358 {
1359         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1360         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1361         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1362         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1367  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1368  * previously.
1369  */
1370 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1371 {
1372         unsigned long nr_lazy;
1373
1374         spin_lock(&vmap_area_lock);
1375         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1376         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1377
1378         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1379                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1380
1381         /* After this point, we may free va at any time */
1382         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1383
1384         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1385                 try_purge_vmap_area_lazy();
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Free and unmap a vmap area
1390  */
1391 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1392 {
1393         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1394         unmap_vmap_area(va);
1395         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1396                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1397
1398         free_vmap_area_noflush(va);
1399 }
1400
1401 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1402 {
1403         struct vmap_area *va;
1404
1405         spin_lock(&vmap_area_lock);
1406         va = __find_vmap_area(addr);
1407         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1408
1409         return va;
1410 }
1411
1412 /*** Per cpu kva allocator ***/
1413
1414 /*
1415  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1416  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1417  */
1418 /*
1419  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1420  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1421  * instead (we just need a rough idea)
1422  */
1423 #if BITS_PER_LONG == 32
1424 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1425 #else
1426 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1427 #endif
1428
1429 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1430 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1431 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1432 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1433 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1434 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1435 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1436                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1437                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1438                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1439
1440 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1441
1442 struct vmap_block_queue {
1443         spinlock_t lock;
1444         struct list_head free;
1445 };
1446
1447 struct vmap_block {
1448         spinlock_t lock;
1449         struct vmap_area *va;
1450         unsigned long free, dirty;
1451         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1452         struct list_head free_list;
1453         struct rcu_head rcu_head;
1454         struct list_head purge;
1455 };
1456
1457 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1458 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1459
1460 /*
1461  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1462  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1463  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1464  */
1465 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1466 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1467
1468 /*
1469  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1470  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1471  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1472  * big problem.
1473  */
1474
1475 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1476 {
1477         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1478         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1479         return addr;
1480 }
1481
1482 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1483 {
1484         unsigned long addr;
1485
1486         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1487         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1488         return (void *)addr;
1489 }
1490
1491 /**
1492  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1493  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1494  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1495  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1496  *
1497  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1498  */
1499 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1500 {
1501         struct vmap_block_queue *vbq;
1502         struct vmap_block *vb;
1503         struct vmap_area *va;
1504         unsigned long vb_idx;
1505         int node, err;
1506         void *vaddr;
1507
1508         node = numa_node_id();
1509
1510         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1511                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1512         if (unlikely(!vb))
1513                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1514
1515         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1516                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1517                                         node, gfp_mask);
1518         if (IS_ERR(va)) {
1519                 kfree(vb);
1520                 return ERR_CAST(va);
1521         }
1522
1523         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1524         if (unlikely(err)) {
1525                 kfree(vb);
1526                 free_vmap_area(va);
1527                 return ERR_PTR(err);
1528         }
1529
1530         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1531         spin_lock_init(&vb->lock);
1532         vb->va = va;
1533         /* At least something should be left free */
1534         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1535         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1536         vb->dirty = 0;
1537         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1538         vb->dirty_max = 0;
1539         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1540
1541         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1542         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1543         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1544         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1545         BUG_ON(err);
1546         radix_tree_preload_end();
1547
1548         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1549         spin_lock(&vbq->lock);
1550         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1551         spin_unlock(&vbq->lock);
1552         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1553
1554         return vaddr;
1555 }
1556
1557 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1558 {
1559         struct vmap_block *tmp;
1560         unsigned long vb_idx;
1561
1562         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1563         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1564         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1565         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1566         BUG_ON(tmp != vb);
1567
1568         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1569         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1570 }
1571
1572 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1573 {
1574         LIST_HEAD(purge);
1575         struct vmap_block *vb;
1576         struct vmap_block *n_vb;
1577         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1578
1579         rcu_read_lock();
1580         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1581
1582                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1583                         continue;
1584
1585                 spin_lock(&vb->lock);
1586                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1587                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1588                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1589                         vb->dirty_min = 0;
1590                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1591                         spin_lock(&vbq->lock);
1592                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1593                         spin_unlock(&vbq->lock);
1594                         spin_unlock(&vb->lock);
1595                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1596                 } else
1597                         spin_unlock(&vb->lock);
1598         }
1599         rcu_read_unlock();
1600
1601         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1602                 list_del(&vb->purge);
1603                 free_vmap_block(vb);
1604         }
1605 }
1606
1607 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1608 {
1609         int cpu;
1610
1611         for_each_possible_cpu(cpu)
1612                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1613 }
1614
1615 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1616 {
1617         struct vmap_block_queue *vbq;
1618         struct vmap_block *vb;
1619         void *vaddr = NULL;
1620         unsigned int order;
1621
1622         BUG_ON(offset_in_page(size));
1623         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1624         if (WARN_ON(size == 0)) {
1625                 /*
1626                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1627                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1628                  * early.
1629                  */
1630                 return NULL;
1631         }
1632         order = get_order(size);
1633
1634         rcu_read_lock();
1635         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1636         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1637                 unsigned long pages_off;
1638
1639                 spin_lock(&vb->lock);
1640                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1641                         spin_unlock(&vb->lock);
1642                         continue;
1643                 }
1644
1645                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1646                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1647                 vb->free -= 1UL << order;
1648                 if (vb->free == 0) {
1649                         spin_lock(&vbq->lock);
1650                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1651                         spin_unlock(&vbq->lock);
1652                 }
1653
1654                 spin_unlock(&vb->lock);
1655                 break;
1656         }
1657
1658         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1659         rcu_read_unlock();
1660
1661         /* Allocate new block if nothing was found */
1662         if (!vaddr)
1663                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1664
1665         return vaddr;
1666 }
1667
1668 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1669 {
1670         unsigned long offset;
1671         unsigned long vb_idx;
1672         unsigned int order;
1673         struct vmap_block *vb;
1674
1675         BUG_ON(offset_in_page(size));
1676         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1677
1678         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1679
1680         order = get_order(size);
1681
1682         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1683         offset >>= PAGE_SHIFT;
1684
1685         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1686         rcu_read_lock();
1687         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1688         rcu_read_unlock();
1689         BUG_ON(!vb);
1690
1691         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1692
1693         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1694                 flush_tlb_kernel_range((unsigned long)addr,
1695                                         (unsigned long)addr + size);
1696
1697         spin_lock(&vb->lock);
1698
1699         /* Expand dirty range */
1700         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1701         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1702
1703         vb->dirty += 1UL << order;
1704         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1705                 BUG_ON(vb->free);
1706                 spin_unlock(&vb->lock);
1707                 free_vmap_block(vb);
1708         } else
1709                 spin_unlock(&vb->lock);
1710 }
1711
1712 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1713 {
1714         int cpu;
1715
1716         if (unlikely(!vmap_initialized))
1717                 return;
1718
1719         might_sleep();
1720
1721         for_each_possible_cpu(cpu) {
1722                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1723                 struct vmap_block *vb;
1724
1725                 rcu_read_lock();
1726                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1727                         spin_lock(&vb->lock);
1728                         if (vb->dirty) {
1729                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1730                                 unsigned long s, e;
1731
1732                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1733                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1734
1735                                 start = min(s, start);
1736                                 end   = max(e, end);
1737
1738                                 flush = 1;
1739                         }
1740                         spin_unlock(&vb->lock);
1741                 }
1742                 rcu_read_unlock();
1743         }
1744
1745         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1746         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1747         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1748                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1749         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1750 }
1751
1752 /**
1753  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1754  *
1755  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1756  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1757  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1758  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1759  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1760  *
1761  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1762  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1763  * from the vmap layer.
1764  */
1765 void vm_unmap_aliases(void)
1766 {
1767         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1768         int flush = 0;
1769
1770         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1771 }
1772 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1773
1774 /**
1775  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1776  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1777  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1778  */
1779 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1780 {
1781         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1782         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1783         struct vmap_area *va;
1784
1785         might_sleep();
1786         BUG_ON(!addr);
1787         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1788         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1789         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1790
1791         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
1792
1793         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1794                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1795                 vb_free(mem, size);
1796                 return;
1797         }
1798
1799         va = find_vmap_area(addr);
1800         BUG_ON(!va);
1801         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1802                                     (va->va_end - va->va_start));
1803         free_unmap_vmap_area(va);
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1806
1807 /**
1808  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1809  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1810  * @count: number of pages
1811  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1812  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1813  *
1814  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1815  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1816  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1817  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1818  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1819  *
1820  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1821  */
1822 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1823 {
1824         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1825         unsigned long addr;
1826         void *mem;
1827
1828         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1829                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1830                 if (IS_ERR(mem))
1831                         return NULL;
1832                 addr = (unsigned long)mem;
1833         } else {
1834                 struct vmap_area *va;
1835                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1836                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1837                 if (IS_ERR(va))
1838                         return NULL;
1839
1840                 addr = va->va_start;
1841                 mem = (void *)addr;
1842         }
1843
1844         kasan_unpoison_vmalloc(mem, size);
1845
1846         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1847                 vm_unmap_ram(mem, count);
1848                 return NULL;
1849         }
1850         return mem;
1851 }
1852 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1853
1854 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1855
1856 /**
1857  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1858  * @vm: vm_struct to add
1859  *
1860  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1861  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1862  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1863  *
1864  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1865  */
1866 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1867 {
1868         struct vm_struct *tmp, **p;
1869
1870         BUG_ON(vmap_initialized);
1871         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1872                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1873                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1874                         break;
1875                 } else
1876                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1877         }
1878         vm->next = *p;
1879         *p = vm;
1880 }
1881
1882 /**
1883  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1884  * @vm: vm_struct to register
1885  * @align: requested alignment
1886  *
1887  * This function is used to register kernel vm area before
1888  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1889  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1890  * vm->addr contains the allocated address.
1891  *
1892  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1893  */
1894 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1895 {
1896         static size_t vm_init_off __initdata;
1897         unsigned long addr;
1898
1899         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1900         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1901
1902         vm->addr = (void *)addr;
1903
1904         vm_area_add_early(vm);
1905 }
1906
1907 static void vmap_init_free_space(void)
1908 {
1909         unsigned long vmap_start = 1;
1910         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1911         struct vmap_area *busy, *free;
1912
1913         /*
1914          *     B     F     B     B     B     F
1915          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1916          *  |           The KVA space           |
1917          *  |<--------------------------------->|
1918          */
1919         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1920                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1921                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1922                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1923                                 free->va_start = vmap_start;
1924                                 free->va_end = busy->va_start;
1925
1926                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1927                                         &free_vmap_area_root,
1928                                                 &free_vmap_area_list);
1929                         }
1930                 }
1931
1932                 vmap_start = busy->va_end;
1933         }
1934
1935         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1936                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1937                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1938                         free->va_start = vmap_start;
1939                         free->va_end = vmap_end;
1940
1941                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1942                                 &free_vmap_area_root,
1943                                         &free_vmap_area_list);
1944                 }
1945         }
1946 }
1947
1948 void __init vmalloc_init(void)
1949 {
1950         struct vmap_area *va;
1951         struct vm_struct *tmp;
1952         int i;
1953
1954         /*
1955          * Create the cache for vmap_area objects.
1956          */
1957         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1958
1959         for_each_possible_cpu(i) {
1960                 struct vmap_block_queue *vbq;
1961                 struct vfree_deferred *p;
1962
1963                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1964                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1965                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1966                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1967                 init_llist_head(&p->list);
1968                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1969         }
1970
1971         /* Import existing vmlist entries. */
1972         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1973                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1974                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1975                         continue;
1976
1977                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1978                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1979                 va->vm = tmp;
1980                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1981         }
1982
1983         /*
1984          * Now we can initialize a free vmap space.
1985          */
1986         vmap_init_free_space();
1987         vmap_initialized = true;
1988 }
1989
1990 /**
1991  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1992  * @addr: start of the VM area to map
1993  * @size: size of the VM area to map
1994  * @prot: page protection flags to use
1995  * @pages: pages to map
1996  *
1997  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1998  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1999  * friends.
2000  *
2001  * NOTE:
2002  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2003  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
2004  * before calling this function.
2005  *
2006  * RETURNS:
2007  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
2008  */
2009 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
2010                              pgprot_t prot, struct page **pages)
2011 {
2012         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
2013 }
2014
2015 /**
2016  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
2017  * @addr: start of the VM area to unmap
2018  * @size: size of the VM area to unmap
2019  *
2020  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
2021  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
2022  * friends.
2023  *
2024  * NOTE:
2025  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2026  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
2027  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
2028  */
2029 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
2030 {
2031         vunmap_page_range(addr, addr + size);
2032 }
2033 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
2034
2035 /**
2036  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2037  * @addr: start of the VM area to unmap
2038  * @size: size of the VM area to unmap
2039  *
2040  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2041  * the unmapping and tlb after.
2042  */
2043 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2044 {
2045         unsigned long end = addr + size;
2046
2047         flush_cache_vunmap(addr, end);
2048         vunmap_page_range(addr, end);
2049         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2050 }
2051 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
2052
2053 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
2054 {
2055         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2056         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
2057         int err;
2058
2059         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
2060
2061         return err > 0 ? 0 : err;
2062 }
2063 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
2064
2065 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2066         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2067 {
2068         vm->flags = flags;
2069         vm->addr = (void *)va->va_start;
2070         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2071         vm->caller = caller;
2072         va->vm = vm;
2073 }
2074
2075 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2076                               unsigned long flags, const void *caller)
2077 {
2078         spin_lock(&vmap_area_lock);
2079         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2080         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2081 }
2082
2083 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2084 {
2085         /*
2086          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2087          * we should make sure that vm has proper values.
2088          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2089          */
2090         smp_wmb();
2091         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2092 }
2093
2094 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2095                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2096                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2097 {
2098         struct vmap_area *va;
2099         struct vm_struct *area;
2100         unsigned long requested_size = size;
2101
2102         BUG_ON(in_interrupt());
2103         size = PAGE_ALIGN(size);
2104         if (unlikely(!size))
2105                 return NULL;
2106
2107         if (flags & VM_IOREMAP)
2108                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2109                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2110
2111         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2112         if (unlikely(!area))
2113                 return NULL;
2114
2115         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2116                 size += PAGE_SIZE;
2117
2118         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2119         if (IS_ERR(va)) {
2120                 kfree(area);
2121                 return NULL;
2122         }
2123
2124         kasan_unpoison_vmalloc((void *)va->va_start, requested_size);
2125
2126         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2127
2128         return area;
2129 }
2130
2131 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
2132                                 unsigned long start, unsigned long end)
2133 {
2134         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2135                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
2136 }
2137 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
2138
2139 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2140                                        unsigned long start, unsigned long end,
2141                                        const void *caller)
2142 {
2143         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2144                                   GFP_KERNEL, caller);
2145 }
2146
2147 /**
2148  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2149  * @size:        size of the area
2150  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2151  *
2152  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2153  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2154  * on success or %NULL on failure.
2155  *
2156  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2157  */
2158 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2159 {
2160         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2161                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2162                                   __builtin_return_address(0));
2163 }
2164
2165 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2166                                 const void *caller)
2167 {
2168         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2169                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2170 }
2171
2172 /**
2173  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2174  * @addr:         base address
2175  *
2176  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2177  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2178  * pointer valid.
2179  *
2180  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2181  */
2182 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2183 {
2184         struct vmap_area *va;
2185
2186         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2187         if (!va)
2188                 return NULL;
2189
2190         return va->vm;
2191 }
2192
2193 /**
2194  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2195  * @addr:           base address
2196  *
2197  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2198  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2199  * on SMP machines, except for its size or flags.
2200  *
2201  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2202  */
2203 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2204 {
2205         struct vmap_area *va;
2206
2207         might_sleep();
2208
2209         spin_lock(&vmap_area_lock);
2210         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2211         if (va && va->vm) {
2212                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2213
2214                 va->vm = NULL;
2215                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2216
2217                 kasan_free_shadow(vm);
2218                 free_unmap_vmap_area(va);
2219
2220                 return vm;
2221         }
2222
2223         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2224         return NULL;
2225 }
2226
2227 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2228                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2229 {
2230         int i;
2231
2232         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2233                 if (page_address(area->pages[i]))
2234                         set_direct_map(area->pages[i]);
2235 }
2236
2237 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2238 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2239 {
2240         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2241         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2242         int flush_dmap = 0;
2243         int i;
2244
2245         remove_vm_area(area->addr);
2246
2247         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2248         if (!flush_reset)
2249                 return;
2250
2251         /*
2252          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2253          * return.
2254          */
2255         if (!deallocate_pages) {
2256                 vm_unmap_aliases();
2257                 return;
2258         }
2259
2260         /*
2261          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2262          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2263          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2264          */
2265         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2266                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2267                 if (addr) {
2268                         start = min(addr, start);
2269                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2270                         flush_dmap = 1;
2271                 }
2272         }
2273
2274         /*
2275          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2276          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2277          * reset the direct map permissions to the default.
2278          */
2279         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2280         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2281         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2282 }
2283
2284 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2285 {
2286         struct vm_struct *area;
2287
2288         if (!addr)
2289                 return;
2290
2291         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2292                         addr))
2293                 return;
2294
2295         area = find_vm_area(addr);
2296         if (unlikely(!area)) {
2297                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2298                                 addr);
2299                 return;
2300         }
2301
2302         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2303         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2304
2305         kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2306
2307         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2308
2309         if (deallocate_pages) {
2310                 int i;
2311
2312                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2313                         struct page *page = area->pages[i];
2314
2315                         BUG_ON(!page);
2316                         __free_pages(page, 0);
2317                 }
2318                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2319
2320                 kvfree(area->pages);
2321         }
2322
2323         kfree(area);
2324         return;
2325 }
2326
2327 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2328 {
2329         /*
2330          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2331          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2332          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2333          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2334          */
2335         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2336
2337         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2338                 schedule_work(&p->wq);
2339 }
2340
2341 /**
2342  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2343  * @addr:         memory base address
2344  *
2345  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2346  * except NMIs.
2347  */
2348 void vfree_atomic(const void *addr)
2349 {
2350         BUG_ON(in_nmi());
2351
2352         kmemleak_free(addr);
2353
2354         if (!addr)
2355                 return;
2356         __vfree_deferred(addr);
2357 }
2358
2359 static void __vfree(const void *addr)
2360 {
2361         if (unlikely(in_interrupt()))
2362                 __vfree_deferred(addr);
2363         else
2364                 __vunmap(addr, 1);
2365 }
2366
2367 /**
2368  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2369  * @addr:  memory base address
2370  *
2371  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2372  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2373  * NULL, no operation is performed.
2374  *
2375  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2376  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2377  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2378  *
2379  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2380  *
2381  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2382  */
2383 void vfree(const void *addr)
2384 {
2385         BUG_ON(in_nmi());
2386
2387         kmemleak_free(addr);
2388
2389         might_sleep_if(!in_interrupt());
2390
2391         if (!addr)
2392                 return;
2393
2394         __vfree(addr);
2395 }
2396 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2397
2398 /**
2399  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2400  * @addr:   memory base address
2401  *
2402  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2403  * which was created from the page array passed to vmap().
2404  *
2405  * Must not be called in interrupt context.
2406  */
2407 void vunmap(const void *addr)
2408 {
2409         BUG_ON(in_interrupt());
2410         might_sleep();
2411         if (addr)
2412                 __vunmap(addr, 0);
2413 }
2414 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2415
2416 /**
2417  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2418  * @pages: array of page pointers
2419  * @count: number of pages to map
2420  * @flags: vm_area->flags
2421  * @prot: page protection for the mapping
2422  *
2423  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2424  * space.
2425  *
2426  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2427  */
2428 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2429            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2430 {
2431         struct vm_struct *area;
2432         unsigned long size;             /* In bytes */
2433
2434         might_sleep();
2435
2436         if (count > totalram_pages())
2437                 return NULL;
2438
2439         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2440         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2441         if (!area)
2442                 return NULL;
2443
2444         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
2445                 vunmap(area->addr);
2446                 return NULL;
2447         }
2448
2449         return area->addr;
2450 }
2451 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2452
2453 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2454                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2455                             int node, const void *caller);
2456 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2457                                  pgprot_t prot, int node)
2458 {
2459         struct page **pages;
2460         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2461         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2462         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2463         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2464                                         0 :
2465                                         __GFP_HIGHMEM;
2466
2467         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2468         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2469
2470         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2471         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2472                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2473                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
2474         } else {
2475                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2476         }
2477
2478         if (!pages) {
2479                 remove_vm_area(area->addr);
2480                 kfree(area);
2481                 return NULL;
2482         }
2483
2484         area->pages = pages;
2485         area->nr_pages = nr_pages;
2486
2487         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2488                 struct page *page;
2489
2490                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2491                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2492                 else
2493                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2494
2495                 if (unlikely(!page)) {
2496                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2497                         area->nr_pages = i;
2498                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2499                         goto fail;
2500                 }
2501                 area->pages[i] = page;
2502                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2503                         cond_resched();
2504         }
2505         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2506
2507         if (map_vm_area(area, prot, pages))
2508                 goto fail;
2509         return area->addr;
2510
2511 fail:
2512         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2513                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2514                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2515         __vfree(area->addr);
2516         return NULL;
2517 }
2518
2519 /**
2520  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2521  * @size:                 allocation size
2522  * @align:                desired alignment
2523  * @start:                vm area range start
2524  * @end:                  vm area range end
2525  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2526  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2527  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2528  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2529  * @caller:               caller's return address
2530  *
2531  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2532  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2533  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2534  *
2535  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2536  */
2537 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2538                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2539                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2540                         const void *caller)
2541 {
2542         struct vm_struct *area;
2543         void *addr;
2544         unsigned long real_size = size;
2545
2546         size = PAGE_ALIGN(size);
2547         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2548                 goto fail;
2549
2550         area = __get_vm_area_node(real_size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2551                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2552         if (!area)
2553                 goto fail;
2554
2555         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2556         if (!addr)
2557                 return NULL;
2558
2559         /*
2560          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2561          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2562          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2563          */
2564         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2565
2566         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2567
2568         return addr;
2569
2570 fail:
2571         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2572                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2573         return NULL;
2574 }
2575
2576 /*
2577  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2578  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2579  * than that.
2580  */
2581 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2582 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_range);
2583 #endif
2584
2585 /**
2586  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2587  * @size:           allocation size
2588  * @align:          desired alignment
2589  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2590  * @prot:           protection mask for the allocated pages
2591  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2592  * @caller:         caller's return address
2593  *
2594  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2595  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2596  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2597  *
2598  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2599  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2600  *
2601  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2602  * with mm people.
2603  *
2604  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2605  */
2606 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2607                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2608                             int node, const void *caller)
2609 {
2610         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2611                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
2612 }
2613
2614 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
2615 {
2616         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
2617                                 __builtin_return_address(0));
2618 }
2619 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2620
2621 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
2622                                         int node, gfp_t flags)
2623 {
2624         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
2625                                         node, __builtin_return_address(0));
2626 }
2627
2628
2629 void *__vmalloc_node_flags_caller(unsigned long size, int node, gfp_t flags,
2630                                   void *caller)
2631 {
2632         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL, node, caller);
2633 }
2634
2635 /**
2636  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2637  * @size:    allocation size
2638  *
2639  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2640  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2641  *
2642  * For tight control over page level allocator and protection flags
2643  * use __vmalloc() instead.
2644  *
2645  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2646  */
2647 void *vmalloc(unsigned long size)
2648 {
2649         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2650                                     GFP_KERNEL);
2651 }
2652 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2653
2654 /**
2655  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2656  * @size:    allocation size
2657  *
2658  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2659  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2660  * The memory allocated is set to zero.
2661  *
2662  * For tight control over page level allocator and protection flags
2663  * use __vmalloc() instead.
2664  *
2665  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2666  */
2667 void *vzalloc(unsigned long size)
2668 {
2669         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2670                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2671 }
2672 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2673
2674 /**
2675  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2676  * @size: allocation size
2677  *
2678  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2679  * without leaking data.
2680  *
2681  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2682  */
2683 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2684 {
2685         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2686                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2687                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2688                                     __builtin_return_address(0));
2689 }
2690 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2691
2692 /**
2693  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2694  * @size:         allocation size
2695  * @node:         numa node
2696  *
2697  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2698  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2699  *
2700  * For tight control over page level allocator and protection flags
2701  * use __vmalloc() instead.
2702  *
2703  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2704  */
2705 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2706 {
2707         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL,
2708                                         node, __builtin_return_address(0));
2709 }
2710 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2711
2712 /**
2713  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2714  * @size:       allocation size
2715  * @node:       numa node
2716  *
2717  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2718  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2719  * The memory allocated is set to zero.
2720  *
2721  * For tight control over page level allocator and protection flags
2722  * use __vmalloc_node() instead.
2723  *
2724  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2725  */
2726 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2727 {
2728         return __vmalloc_node_flags(size, node,
2729                          GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2730 }
2731 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2732
2733 /**
2734  * vmalloc_user_node_flags - allocate memory for userspace on a specific node
2735  * @size: allocation size
2736  * @node: numa node
2737  * @flags: flags for the page level allocator
2738  *
2739  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2740  * without leaking data.
2741  *
2742  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2743  */
2744 void *vmalloc_user_node_flags(unsigned long size, int node, gfp_t flags)
2745 {
2746         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2747                                     flags | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2748                                     VM_USERMAP, node,
2749                                     __builtin_return_address(0));
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_node_flags);
2752
2753 /**
2754  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2755  * @size:         allocation size
2756  *
2757  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2758  * the page level allocator and map them into contiguous and
2759  * executable kernel virtual space.
2760  *
2761  * For tight control over page level allocator and protection flags
2762  * use __vmalloc() instead.
2763  *
2764  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2765  */
2766 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2767 {
2768         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2769                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2770                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2771 }
2772
2773 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2774 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2775 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2776 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2777 #else
2778 /*
2779  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2780  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2781  */
2782 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2783 #endif
2784
2785 /**
2786  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2787  * @size:       allocation size
2788  *
2789  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2790  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2791  *
2792  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2793  */
2794 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2795 {
2796         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
2797                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2798 }
2799 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2800
2801 /**
2802  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2803  * @size:            allocation size
2804  *
2805  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2806  * mapped to userspace without leaking data.
2807  *
2808  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2809  */
2810 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2811 {
2812         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2813                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2814                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2815                                     __builtin_return_address(0));
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2818
2819 /*
2820  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2821  * If the page is not present, fill zero.
2822  */
2823
2824 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2825 {
2826         struct page *p;
2827         int copied = 0;
2828
2829         while (count) {
2830                 unsigned long offset, length;
2831
2832                 offset = offset_in_page(addr);
2833                 length = PAGE_SIZE - offset;
2834                 if (length > count)
2835                         length = count;
2836                 p = vmalloc_to_page(addr);
2837                 /*
2838                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2839                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2840                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2841                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2842                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2843                  */
2844                 if (p) {
2845                         /*
2846                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2847                          * function description)
2848                          */
2849                         void *map = kmap_atomic(p);
2850                         memcpy(buf, map + offset, length);
2851                         kunmap_atomic(map);
2852                 } else
2853                         memset(buf, 0, length);
2854
2855                 addr += length;
2856                 buf += length;
2857                 copied += length;
2858                 count -= length;
2859         }
2860         return copied;
2861 }
2862
2863 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2864 {
2865         struct page *p;
2866         int copied = 0;
2867
2868         while (count) {
2869                 unsigned long offset, length;
2870
2871                 offset = offset_in_page(addr);
2872                 length = PAGE_SIZE - offset;
2873                 if (length > count)
2874                         length = count;
2875                 p = vmalloc_to_page(addr);
2876                 /*
2877                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2878                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2879                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2880                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2881                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2882                  */
2883                 if (p) {
2884                         /*
2885                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2886                          * function description)
2887                          */
2888                         void *map = kmap_atomic(p);
2889                         memcpy(map + offset, buf, length);
2890                         kunmap_atomic(map);
2891                 }
2892                 addr += length;
2893                 buf += length;
2894                 copied += length;
2895                 count -= length;
2896         }
2897         return copied;
2898 }
2899
2900 /**
2901  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2902  * @buf:     buffer for reading data
2903  * @addr:    vm address.
2904  * @count:   number of bytes to be read.
2905  *
2906  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2907  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2908  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2909  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2910  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2911  *
2912  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2913  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2914  *
2915  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2916  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2917  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2918  * any information, as /dev/kmem.
2919  *
2920  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2921  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2922  * include any intersection with valid vmalloc area
2923  */
2924 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2925 {
2926         struct vmap_area *va;
2927         struct vm_struct *vm;
2928         char *vaddr, *buf_start = buf;
2929         unsigned long buflen = count;
2930         unsigned long n;
2931
2932         /* Don't allow overflow */
2933         if ((unsigned long) addr + count < count)
2934                 count = -(unsigned long) addr;
2935
2936         spin_lock(&vmap_area_lock);
2937         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2938                 if (!count)
2939                         break;
2940
2941                 if (!va->vm)
2942                         continue;
2943
2944                 vm = va->vm;
2945                 vaddr = (char *) vm->addr;
2946                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2947                         continue;
2948                 while (addr < vaddr) {
2949                         if (count == 0)
2950                                 goto finished;
2951                         *buf = '\0';
2952                         buf++;
2953                         addr++;
2954                         count--;
2955                 }
2956                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2957                 if (n > count)
2958                         n = count;
2959                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2960                         aligned_vread(buf, addr, n);
2961                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2962                         memset(buf, 0, n);
2963                 buf += n;
2964                 addr += n;
2965                 count -= n;
2966         }
2967 finished:
2968         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2969
2970         if (buf == buf_start)
2971                 return 0;
2972         /* zero-fill memory holes */
2973         if (buf != buf_start + buflen)
2974                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2975
2976         return buflen;
2977 }
2978
2979 /**
2980  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2981  * @buf:      buffer for source data
2982  * @addr:     vm address.
2983  * @count:    number of bytes to be read.
2984  *
2985  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2986  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2987  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2988  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2989  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2990  *
2991  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2992  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2993  *
2994  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2995  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2996  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2997  * any information, as /dev/kmem.
2998  *
2999  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
3000  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
3001  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
3002  */
3003 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3004 {
3005         struct vmap_area *va;
3006         struct vm_struct *vm;
3007         char *vaddr;
3008         unsigned long n, buflen;
3009         int copied = 0;
3010
3011         /* Don't allow overflow */
3012         if ((unsigned long) addr + count < count)
3013                 count = -(unsigned long) addr;
3014         buflen = count;
3015
3016         spin_lock(&vmap_area_lock);
3017         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
3018                 if (!count)
3019                         break;
3020
3021                 if (!va->vm)
3022                         continue;
3023
3024                 vm = va->vm;
3025                 vaddr = (char *) vm->addr;
3026                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3027                         continue;
3028                 while (addr < vaddr) {
3029                         if (count == 0)
3030                                 goto finished;
3031                         buf++;
3032                         addr++;
3033                         count--;
3034                 }
3035                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3036                 if (n > count)
3037                         n = count;
3038                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
3039                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
3040                         copied++;
3041                 }
3042                 buf += n;
3043                 addr += n;
3044                 count -= n;
3045         }
3046 finished:
3047         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3048         if (!copied)
3049                 return 0;
3050         return buflen;
3051 }
3052
3053 /**
3054  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3055  * @vma:                vma to cover
3056  * @uaddr:              target user address to start at
3057  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3058  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3059  * @size:               size of map area
3060  *
3061  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3062  *
3063  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3064  * and that it is big enough to cover the range starting at
3065  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3066  * met.
3067  *
3068  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3069  */
3070 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3071                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3072                                 unsigned long size)
3073 {
3074         struct vm_struct *area;
3075         unsigned long off;
3076         unsigned long end_index;
3077
3078         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3079                 return -EINVAL;
3080
3081         size = PAGE_ALIGN(size);
3082
3083         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3084                 return -EINVAL;
3085
3086         area = find_vm_area(kaddr);
3087         if (!area)
3088                 return -EINVAL;
3089
3090         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3091                 return -EINVAL;
3092
3093         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3094             end_index > get_vm_area_size(area))
3095                 return -EINVAL;
3096         kaddr += off;
3097
3098         do {
3099                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3100                 int ret;
3101
3102                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3103                 if (ret)
3104                         return ret;
3105
3106                 uaddr += PAGE_SIZE;
3107                 kaddr += PAGE_SIZE;
3108                 size -= PAGE_SIZE;
3109         } while (size > 0);
3110
3111         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3112
3113         return 0;
3114 }
3115 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3116
3117 /**
3118  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3119  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3120  * @addr:               vmalloc memory
3121  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3122  *
3123  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3124  *
3125  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3126  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3127  * that criteria isn't met.
3128  *
3129  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3130  */
3131 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3132                                                 unsigned long pgoff)
3133 {
3134         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3135                                            addr, pgoff,
3136                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3137 }
3138 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3139
3140 /*
3141  * Implement stubs for vmalloc_sync_[un]mappings () if the architecture chose
3142  * not to have one.
3143  *
3144  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3145  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3146  */
3147 void __weak vmalloc_sync_mappings(void)
3148 {
3149 }
3150
3151 void __weak vmalloc_sync_unmappings(void)
3152 {
3153 }
3154
3155 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3156 {
3157         pte_t ***p = data;
3158
3159         if (p) {
3160                 *(*p) = pte;
3161                 (*p)++;
3162         }
3163         return 0;
3164 }
3165
3166 /**
3167  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3168  * @size:          size of the area
3169  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3170  *
3171  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3172  *
3173  * This function reserves a range of kernel address space, and
3174  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3175  * are created.
3176  *
3177  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3178  * allocated for the VM area are returned.
3179  */
3180 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3181 {
3182         struct vm_struct *area;
3183
3184         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3185                                 __builtin_return_address(0));
3186         if (area == NULL)
3187                 return NULL;
3188
3189         /*
3190          * This ensures that page tables are constructed for this region
3191          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3192          */
3193         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3194                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3195                 free_vm_area(area);
3196                 return NULL;
3197         }
3198
3199         return area;
3200 }
3201 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3202
3203 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3204 {
3205         struct vm_struct *ret;
3206         ret = remove_vm_area(area->addr);
3207         BUG_ON(ret != area);
3208         kfree(area);
3209 }
3210 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3211
3212 #ifdef CONFIG_SMP
3213 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3214 {
3215         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3216 }
3217
3218 /**
3219  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3220  * @addr: target address
3221  *
3222  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3223  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3224  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3225  *   if there are no any areas before @addr.
3226  */
3227 static struct vmap_area *
3228 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3229 {
3230         struct vmap_area *va, *tmp;
3231         struct rb_node *n;
3232
3233         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3234         va = NULL;
3235
3236         while (n) {
3237                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3238                 if (tmp->va_start <= addr) {
3239                         va = tmp;
3240                         if (tmp->va_end >= addr)
3241                                 break;
3242
3243                         n = n->rb_right;
3244                 } else {
3245                         n = n->rb_left;
3246                 }
3247         }
3248
3249         return va;
3250 }
3251
3252 /**
3253  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3254  * of free block below VMALLOC_END
3255  * @va:
3256  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3257  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3258  *
3259  * Returns: determined end address within vmap_area
3260  */
3261 static unsigned long
3262 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3263 {
3264         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3265         unsigned long addr;
3266
3267         if (likely(*va)) {
3268                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3269                                 &free_vmap_area_list, list) {
3270                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3271                         if ((*va)->va_start < addr)
3272                                 return addr;
3273                 }
3274         }
3275
3276         return 0;
3277 }
3278
3279 /**
3280  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3281  * @offsets: array containing offset of each area
3282  * @sizes: array containing size of each area
3283  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3284  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3285  *
3286  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3287  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3288  *
3289  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3290  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3291  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3292  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3293  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3294  * areas are allocated from top.
3295  *
3296  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3297  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3298  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3299  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3300  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3301  * and the result is returned.
3302  */
3303 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3304                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3305                                      size_t align)
3306 {
3307         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3308         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3309         struct vmap_area **vas, *va;
3310         struct vm_struct **vms;
3311         int area, area2, last_area, term_area;
3312         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3313         bool purged = false;
3314         enum fit_type type;
3315
3316         /* verify parameters and allocate data structures */
3317         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3318         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3319                 start = offsets[area];
3320                 end = start + sizes[area];
3321
3322                 /* is everything aligned properly? */
3323                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3324                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3325
3326                 /* detect the area with the highest address */
3327                 if (start > offsets[last_area])
3328                         last_area = area;
3329
3330                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3331                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3332                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3333
3334                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3335                 }
3336         }
3337         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3338
3339         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3340                 WARN_ON(true);
3341                 return NULL;
3342         }
3343
3344         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3345         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3346         if (!vas || !vms)
3347                 goto err_free2;
3348
3349         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3350                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3351                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3352                 if (!vas[area] || !vms[area])
3353                         goto err_free;
3354         }
3355 retry:
3356         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3357
3358         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3359         area = term_area = last_area;
3360         start = offsets[area];
3361         end = start + sizes[area];
3362
3363         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3364         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3365
3366         while (true) {
3367                 /*
3368                  * base might have underflowed, add last_end before
3369                  * comparing.
3370                  */
3371                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3372                         goto overflow;
3373
3374                 /*
3375                  * Fitting base has not been found.
3376                  */
3377                 if (va == NULL)
3378                         goto overflow;
3379
3380                 /*
3381                  * If required width exceeds current VA block, move
3382                  * base downwards and then recheck.
3383                  */
3384                 if (base + end > va->va_end) {
3385                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3386                         term_area = area;
3387                         continue;
3388                 }
3389
3390                 /*
3391                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3392                  */
3393                 if (base + start < va->va_start) {
3394                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3395                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3396                         term_area = area;
3397                         continue;
3398                 }
3399
3400                 /*
3401                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3402                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3403                  */
3404                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3405                 if (area == term_area)
3406                         break;
3407
3408                 start = offsets[area];
3409                 end = start + sizes[area];
3410                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3411         }
3412
3413         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3414         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3415                 int ret;
3416
3417                 start = base + offsets[area];
3418                 size = sizes[area];
3419
3420                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3421                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3422                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3423                         goto recovery;
3424
3425                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3426                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3427                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3428                         goto recovery;
3429
3430                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3431                 if (unlikely(ret))
3432                         goto recovery;
3433
3434                 /* Allocated area. */
3435                 va = vas[area];
3436                 va->va_start = start;
3437                 va->va_end = start + size;
3438         }
3439
3440         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3441
3442         /* populate the kasan shadow space */
3443         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3444                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3445                         goto err_free_shadow;
3446
3447                 kasan_unpoison_vmalloc((void *)vas[area]->va_start,
3448                                        sizes[area]);
3449         }
3450
3451         /* insert all vm's */
3452         spin_lock(&vmap_area_lock);
3453         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3454                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3455
3456                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3457                                  pcpu_get_vm_areas);
3458         }
3459         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3460
3461         kfree(vas);
3462         return vms;
3463
3464 recovery:
3465         /*
3466          * Remove previously allocated areas. There is no
3467          * need in removing these areas from the busy tree,
3468          * because they are inserted only on the final step
3469          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3470          */
3471         while (area--) {
3472                 orig_start = vas[area]->va_start;
3473                 orig_end = vas[area]->va_end;
3474                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3475                                             &free_vmap_area_list);
3476                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3477                                       va->va_start, va->va_end);
3478                 vas[area] = NULL;
3479         }
3480
3481 overflow:
3482         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3483         if (!purged) {
3484                 purge_vmap_area_lazy();
3485                 purged = true;
3486
3487                 /* Before "retry", check if we recover. */
3488                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3489                         if (vas[area])
3490                                 continue;
3491
3492                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3493                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3494                         if (!vas[area])
3495                                 goto err_free;
3496                 }
3497
3498                 goto retry;
3499         }
3500
3501 err_free:
3502         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3503                 if (vas[area])
3504                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3505
3506                 kfree(vms[area]);
3507         }
3508 err_free2:
3509         kfree(vas);
3510         kfree(vms);
3511         return NULL;
3512
3513 err_free_shadow:
3514         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3515         /*
3516          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
3517          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
3518          * being able to tolerate this case.
3519          */
3520         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3521                 orig_start = vas[area]->va_start;
3522                 orig_end = vas[area]->va_end;
3523                 va = merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3524                                             &free_vmap_area_list);
3525                 kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3526                                       va->va_start, va->va_end);
3527                 vas[area] = NULL;
3528                 kfree(vms[area]);
3529         }
3530         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3531         kfree(vas);
3532         kfree(vms);
3533         return NULL;
3534 }
3535
3536 /**
3537  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3538  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3539  * @nr_vms: the number of allocated areas
3540  *
3541  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3542  */
3543 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3544 {
3545         int i;
3546
3547         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3548                 free_vm_area(vms[i]);
3549         kfree(vms);
3550 }
3551 #endif  /* CONFIG_SMP */
3552
3553 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3554 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3555         __acquires(&vmap_purge_lock)
3556         __acquires(&vmap_area_lock)
3557 {
3558         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3559         spin_lock(&vmap_area_lock);
3560
3561         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3562 }
3563
3564 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3565 {
3566         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3567 }
3568
3569 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3570         __releases(&vmap_purge_lock)
3571         __releases(&vmap_area_lock)
3572 {
3573         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3574         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3575 }
3576
3577 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3578 {
3579         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3580                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3581
3582                 if (!counters)
3583                         return;
3584
3585                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3586                         return;
3587                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3588                 smp_rmb();
3589
3590                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3591
3592                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3593                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3594
3595                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3596                         if (counters[nr])
3597                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3598         }
3599 }
3600
3601 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3602 {
3603         struct llist_node *head;
3604         struct vmap_area *va;
3605
3606         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3607         if (head == NULL)
3608                 return;
3609
3610         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3611                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3612                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3613                         va->va_end - va->va_start);
3614         }
3615 }
3616
3617 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3618 {
3619         struct vmap_area *va;
3620         struct vm_struct *v;
3621
3622         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3623
3624         /*
3625          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3626          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3627          */
3628         if (!va->vm) {
3629                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3630                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3631                         va->va_end - va->va_start);
3632
3633                 return 0;
3634         }
3635
3636         v = va->vm;
3637
3638         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3639                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3640
3641         if (v->caller)
3642                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3643
3644         if (v->nr_pages)
3645                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3646
3647         if (v->phys_addr)
3648                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3649
3650         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3651                 seq_puts(m, " ioremap");
3652
3653         if (v->flags & VM_ALLOC)
3654                 seq_puts(m, " vmalloc");
3655
3656         if (v->flags & VM_MAP)
3657                 seq_puts(m, " vmap");
3658
3659         if (v->flags & VM_USERMAP)
3660                 seq_puts(m, " user");
3661
3662         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3663                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3664
3665         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3666                 seq_puts(m, " vpages");
3667
3668         show_numa_info(m, v);
3669         seq_putc(m, '\n');
3670
3671         /*
3672          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3673          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3674          * be address sorted, because the purge list is not
3675          * sorted.
3676          */
3677         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3678                 show_purge_info(m);
3679
3680         return 0;
3681 }
3682
3683 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3684         .start = s_start,
3685         .next = s_next,
3686         .stop = s_stop,
3687         .show = s_show,
3688 };
3689
3690 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3691 {
3692         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3693                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3694                                 &vmalloc_op,
3695                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3696         else
3697                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3698         return 0;
3699 }
3700 module_init(proc_vmalloc_init);
3701
3702 #endif