mm, vmalloc: remove useless variable in vmap_block
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
224  */
225 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         struct page *page = NULL;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         page = pte_page(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return page;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
258  */
259 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362 retry:
363         spin_lock(&vmap_area_lock);
364         /*
365          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
366          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
367          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
368          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
369          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
370          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
371          * without updating cached_hole_size or cached_align.
372          */
373         if (!free_vmap_cache ||
374                         size < cached_hole_size ||
375                         vstart < cached_vstart ||
376                         align < cached_align) {
377 nocache:
378                 cached_hole_size = 0;
379                 free_vmap_cache = NULL;
380         }
381         /* record if we encounter less permissive parameters */
382         cached_vstart = vstart;
383         cached_align = align;
384
385         /* find starting point for our search */
386         if (free_vmap_cache) {
387                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
388                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
389                 if (addr < vstart)
390                         goto nocache;
391                 if (addr + size < addr)
392                         goto overflow;
393
394         } else {
395                 addr = ALIGN(vstart, align);
396                 if (addr + size < addr)
397                         goto overflow;
398
399                 n = vmap_area_root.rb_node;
400                 first = NULL;
401
402                 while (n) {
403                         struct vmap_area *tmp;
404                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
405                         if (tmp->va_end >= addr) {
406                                 first = tmp;
407                                 if (tmp->va_start <= addr)
408                                         break;
409                                 n = n->rb_left;
410                         } else
411                                 n = n->rb_right;
412                 }
413
414                 if (!first)
415                         goto found;
416         }
417
418         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
419         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
420                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
421                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
422                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
423                 if (addr + size < addr)
424                         goto overflow;
425
426                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
427                         goto found;
428
429                 first = list_entry(first->list.next,
430                                 struct vmap_area, list);
431         }
432
433 found:
434         if (addr + size > vend)
435                 goto overflow;
436
437         va->va_start = addr;
438         va->va_end = addr + size;
439         va->flags = 0;
440         __insert_vmap_area(va);
441         free_vmap_cache = &va->rb_node;
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443
444         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
445         BUG_ON(va->va_start < vstart);
446         BUG_ON(va->va_end > vend);
447
448         return va;
449
450 overflow:
451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
452         if (!purged) {
453                 purge_vmap_area_lazy();
454                 purged = 1;
455                 goto retry;
456         }
457         if (printk_ratelimit())
458                 printk(KERN_WARNING
459                         "vmap allocation for size %lu failed: "
460                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
461         kfree(va);
462         return ERR_PTR(-EBUSY);
463 }
464
465 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
466 {
467         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
468
469         if (free_vmap_cache) {
470                 if (va->va_end < cached_vstart) {
471                         free_vmap_cache = NULL;
472                 } else {
473                         struct vmap_area *cache;
474                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
475                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
476                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
477                                 /*
478                                  * We don't try to update cached_hole_size or
479                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
480                                  */
481                         }
482                 }
483         }
484         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
485         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
486         list_del_rcu(&va->list);
487
488         /*
489          * Track the highest possible candidate for pcpu area
490          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
491          * here too, consider only end addresses which fall inside
492          * vmalloc area proper.
493          */
494         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
495                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
496
497         kfree_rcu(va, rcu_head);
498 }
499
500 /*
501  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
502  */
503 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         spin_lock(&vmap_area_lock);
506         __free_vmap_area(va);
507         spin_unlock(&vmap_area_lock);
508 }
509
510 /*
511  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
512  */
513 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
514 {
515         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
516 }
517
518 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
519 {
520         /*
521          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
522          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
523          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
524          * space after a page has been freed.
525          *
526          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
527          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
528          *
529          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
530          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
531          * faster).
532          */
533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
534         vunmap_page_range(start, end);
535         flush_tlb_kernel_range(start, end);
536 #endif
537 }
538
539 /*
540  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
541  * before attempting to purge with a TLB flush.
542  *
543  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
544  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
545  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
546  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
547  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
548  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
549  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
550  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
551  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
552  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
553  * becomes a problem on bigger systems.
554  */
555 static unsigned long lazy_max_pages(void)
556 {
557         unsigned int log;
558
559         log = fls(num_online_cpus());
560
561         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
562 }
563
564 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
565
566 /* for per-CPU blocks */
567 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
568
569 /*
570  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
571  * immediately freed.
572  */
573 void set_iounmap_nonlazy(void)
574 {
575         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
576 }
577
578 /*
579  * Purges all lazily-freed vmap areas.
580  *
581  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
582  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
583  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
584  * their own TLB flushing).
585  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
586  *              *end = max(*end, highest purged address)
587  */
588 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
589                                         int sync, int force_flush)
590 {
591         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
592         LIST_HEAD(valist);
593         struct vmap_area *va;
594         struct vmap_area *n_va;
595         int nr = 0;
596
597         /*
598          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
599          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
600          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
601          */
602         if (!sync && !force_flush) {
603                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
604                         return;
605         } else
606                 spin_lock(&purge_lock);
607
608         if (sync)
609                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
610
611         rcu_read_lock();
612         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
613                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
614                         if (va->va_start < *start)
615                                 *start = va->va_start;
616                         if (va->va_end > *end)
617                                 *end = va->va_end;
618                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
620                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
621                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
622                 }
623         }
624         rcu_read_unlock();
625
626         if (nr)
627                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
628
629         if (nr || force_flush)
630                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
631
632         if (nr) {
633                 spin_lock(&vmap_area_lock);
634                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
635                         __free_vmap_area(va);
636                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
637         }
638         spin_unlock(&purge_lock);
639 }
640
641 /*
642  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
643  * is already purging.
644  */
645 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
654  */
655 static void purge_vmap_area_lazy(void)
656 {
657         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
658
659         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
660 }
661
662 /*
663  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
664  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
665  * previously.
666  */
667 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
668 {
669         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
670         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
671         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
672                 try_purge_vmap_area_lazy();
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
677  * called for the correct range previously.
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         unmap_vmap_area(va);
682         free_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 /*
686  * Free and unmap a vmap area
687  */
688 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
689 {
690         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
691         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
692 }
693
694 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
695 {
696         struct vmap_area *va;
697
698         spin_lock(&vmap_area_lock);
699         va = __find_vmap_area(addr);
700         spin_unlock(&vmap_area_lock);
701
702         return va;
703 }
704
705 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         va = find_vmap_area(addr);
710         BUG_ON(!va);
711         free_unmap_vmap_area(va);
712 }
713
714
715 /*** Per cpu kva allocator ***/
716
717 /*
718  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
719  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
720  */
721 /*
722  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
723  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
724  * instead (we just need a rough idea)
725  */
726 #if BITS_PER_LONG == 32
727 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
728 #else
729 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
730 #endif
731
732 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
733 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
736 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
737 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
738 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
739                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
740                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
741                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
742
743 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
744
745 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
746
747 struct vmap_block_queue {
748         spinlock_t lock;
749         struct list_head free;
750 };
751
752 struct vmap_block {
753         spinlock_t lock;
754         struct vmap_area *va;
755         unsigned long free, dirty;
756         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
757         struct list_head free_list;
758         struct rcu_head rcu_head;
759         struct list_head purge;
760 };
761
762 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
763 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
764
765 /*
766  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
767  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
768  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
769  */
770 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
771 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
772
773 /*
774  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
775  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
776  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
777  * big problem.
778  */
779
780 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
781 {
782         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
783         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
784         return addr;
785 }
786
787 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
788 {
789         struct vmap_block_queue *vbq;
790         struct vmap_block *vb;
791         struct vmap_area *va;
792         unsigned long vb_idx;
793         int node, err;
794
795         node = numa_node_id();
796
797         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
798                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
799         if (unlikely(!vb))
800                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
801
802         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
803                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
804                                         node, gfp_mask);
805         if (IS_ERR(va)) {
806                 kfree(vb);
807                 return ERR_CAST(va);
808         }
809
810         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
811         if (unlikely(err)) {
812                 kfree(vb);
813                 free_vmap_area(va);
814                 return ERR_PTR(err);
815         }
816
817         spin_lock_init(&vb->lock);
818         vb->va = va;
819         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
820         vb->dirty = 0;
821         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
822         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
823
824         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
825         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
826         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
827         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
828         BUG_ON(err);
829         radix_tree_preload_end();
830
831         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
832         spin_lock(&vbq->lock);
833         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
834         spin_unlock(&vbq->lock);
835         put_cpu_var(vmap_block_queue);
836
837         return vb;
838 }
839
840 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
841 {
842         struct vmap_block *tmp;
843         unsigned long vb_idx;
844
845         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
846         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
847         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
848         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
849         BUG_ON(tmp != vb);
850
851         free_vmap_area_noflush(vb->va);
852         kfree_rcu(vb, rcu_head);
853 }
854
855 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
856 {
857         LIST_HEAD(purge);
858         struct vmap_block *vb;
859         struct vmap_block *n_vb;
860         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
861
862         rcu_read_lock();
863         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
864
865                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
866                         continue;
867
868                 spin_lock(&vb->lock);
869                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
870                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
871                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
872                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
873                         spin_lock(&vbq->lock);
874                         list_del_rcu(&vb->free_list);
875                         spin_unlock(&vbq->lock);
876                         spin_unlock(&vb->lock);
877                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
878                 } else
879                         spin_unlock(&vb->lock);
880         }
881         rcu_read_unlock();
882
883         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
884                 list_del(&vb->purge);
885                 free_vmap_block(vb);
886         }
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903
904         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
905         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
906         if (WARN_ON(size == 0)) {
907                 /*
908                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
909                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
910                  * early.
911                  */
912                 return NULL;
913         }
914         order = get_order(size);
915
916 again:
917         rcu_read_lock();
918         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
919         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
920                 int i;
921
922                 spin_lock(&vb->lock);
923                 if (vb->free < 1UL << order)
924                         goto next;
925
926                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
927                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
928                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
929                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
930                 vb->free -= 1UL << order;
931                 if (vb->free == 0) {
932                         spin_lock(&vbq->lock);
933                         list_del_rcu(&vb->free_list);
934                         spin_unlock(&vbq->lock);
935                 }
936                 spin_unlock(&vb->lock);
937                 break;
938 next:
939                 spin_unlock(&vb->lock);
940         }
941
942         put_cpu_var(vmap_block_queue);
943         rcu_read_unlock();
944
945         if (!addr) {
946                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
947                 if (IS_ERR(vb))
948                         return vb;
949                 goto again;
950         }
951
952         return (void *)addr;
953 }
954
955 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
956 {
957         unsigned long offset;
958         unsigned long vb_idx;
959         unsigned int order;
960         struct vmap_block *vb;
961
962         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
963         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
964
965         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
966
967         order = get_order(size);
968
969         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
970
971         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
972         rcu_read_lock();
973         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
974         rcu_read_unlock();
975         BUG_ON(!vb);
976
977         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
978
979         spin_lock(&vb->lock);
980         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
981
982         vb->dirty += 1UL << order;
983         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
984                 BUG_ON(vb->free);
985                 spin_unlock(&vb->lock);
986                 free_vmap_block(vb);
987         } else
988                 spin_unlock(&vb->lock);
989 }
990
991 /**
992  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
993  *
994  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
995  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
996  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
997  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
998  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
999  *
1000  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1001  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1002  * from the vmap layer.
1003  */
1004 void vm_unmap_aliases(void)
1005 {
1006         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1007         int cpu;
1008         int flush = 0;
1009
1010         if (unlikely(!vmap_initialized))
1011                 return;
1012
1013         for_each_possible_cpu(cpu) {
1014                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1015                 struct vmap_block *vb;
1016
1017                 rcu_read_lock();
1018                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1019                         int i;
1020
1021                         spin_lock(&vb->lock);
1022                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1023                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1024                                 unsigned long s, e;
1025                                 int j;
1026                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1027                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1028
1029                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1030                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1031                                 flush = 1;
1032
1033                                 if (s < start)
1034                                         start = s;
1035                                 if (e > end)
1036                                         end = e;
1037
1038                                 i = j;
1039                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1040                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1041                         }
1042                         spin_unlock(&vb->lock);
1043                 }
1044                 rcu_read_unlock();
1045         }
1046
1047         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1048 }
1049 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1050
1051 /**
1052  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1053  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1054  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1055  */
1056 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1057 {
1058         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1059         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1060
1061         BUG_ON(!addr);
1062         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1063         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1064         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1065
1066         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1067         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1068
1069         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1070                 vb_free(mem, size);
1071         else
1072                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1073 }
1074 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1075
1076 /**
1077  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1078  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1079  * @count: number of pages
1080  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1081  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1082  *
1083  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1084  */
1085 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1086 {
1087         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1088         unsigned long addr;
1089         void *mem;
1090
1091         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1092                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1093                 if (IS_ERR(mem))
1094                         return NULL;
1095                 addr = (unsigned long)mem;
1096         } else {
1097                 struct vmap_area *va;
1098                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1099                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1100                 if (IS_ERR(va))
1101                         return NULL;
1102
1103                 addr = va->va_start;
1104                 mem = (void *)addr;
1105         }
1106         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1107                 vm_unmap_ram(mem, count);
1108                 return NULL;
1109         }
1110         return mem;
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1113
1114 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1115 /**
1116  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1117  * @vm: vm_struct to add
1118  *
1119  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1120  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1121  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1122  *
1123  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1124  */
1125 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1126 {
1127         struct vm_struct *tmp, **p;
1128
1129         BUG_ON(vmap_initialized);
1130         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1131                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1132                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1133                         break;
1134                 } else
1135                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1136         }
1137         vm->next = *p;
1138         *p = vm;
1139 }
1140
1141 /**
1142  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1143  * @vm: vm_struct to register
1144  * @align: requested alignment
1145  *
1146  * This function is used to register kernel vm area before
1147  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1148  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1149  * vm->addr contains the allocated address.
1150  *
1151  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1152  */
1153 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1154 {
1155         static size_t vm_init_off __initdata;
1156         unsigned long addr;
1157
1158         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1159         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1160
1161         vm->addr = (void *)addr;
1162
1163         vm_area_add_early(vm);
1164 }
1165
1166 void __init vmalloc_init(void)
1167 {
1168         struct vmap_area *va;
1169         struct vm_struct *tmp;
1170         int i;
1171
1172         for_each_possible_cpu(i) {
1173                 struct vmap_block_queue *vbq;
1174                 struct vfree_deferred *p;
1175
1176                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1177                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1178                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1179                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1180                 init_llist_head(&p->list);
1181                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1182         }
1183
1184         /* Import existing vmlist entries. */
1185         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1186                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1187                 va->flags = VM_VM_AREA;
1188                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1189                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1190                 va->vm = tmp;
1191                 __insert_vmap_area(va);
1192         }
1193
1194         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1195
1196         vmap_initialized = true;
1197 }
1198
1199 /**
1200  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1201  * @addr: start of the VM area to map
1202  * @size: size of the VM area to map
1203  * @prot: page protection flags to use
1204  * @pages: pages to map
1205  *
1206  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1207  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1208  * friends.
1209  *
1210  * NOTE:
1211  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1212  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1213  * before calling this function.
1214  *
1215  * RETURNS:
1216  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1217  */
1218 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1219                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1220 {
1221         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1222 }
1223
1224 /**
1225  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1226  * @addr: start of the VM area to unmap
1227  * @size: size of the VM area to unmap
1228  *
1229  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1230  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1231  * friends.
1232  *
1233  * NOTE:
1234  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1235  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1236  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1237  */
1238 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1239 {
1240         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1241 }
1242 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1243
1244 /**
1245  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1246  * @addr: start of the VM area to unmap
1247  * @size: size of the VM area to unmap
1248  *
1249  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1250  * the unmapping and tlb after.
1251  */
1252 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1253 {
1254         unsigned long end = addr + size;
1255
1256         flush_cache_vunmap(addr, end);
1257         vunmap_page_range(addr, end);
1258         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1259 }
1260
1261 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1262 {
1263         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1264         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1265         int err;
1266
1267         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1268         if (err > 0) {
1269                 *pages += err;
1270                 err = 0;
1271         }
1272
1273         return err;
1274 }
1275 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1276
1277 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1278                               unsigned long flags, const void *caller)
1279 {
1280         spin_lock(&vmap_area_lock);
1281         vm->flags = flags;
1282         vm->addr = (void *)va->va_start;
1283         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1284         vm->caller = caller;
1285         va->vm = vm;
1286         va->flags |= VM_VM_AREA;
1287         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1288 }
1289
1290 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1291 {
1292         /*
1293          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1294          * we should make sure that vm has proper values.
1295          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1296          */
1297         smp_wmb();
1298         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1299 }
1300
1301 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1302                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1303                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1304 {
1305         struct vmap_area *va;
1306         struct vm_struct *area;
1307
1308         BUG_ON(in_interrupt());
1309         if (flags & VM_IOREMAP)
1310                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1311
1312         size = PAGE_ALIGN(size);
1313         if (unlikely(!size))
1314                 return NULL;
1315
1316         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1317         if (unlikely(!area))
1318                 return NULL;
1319
1320         /*
1321          * We always allocate a guard page.
1322          */
1323         size += PAGE_SIZE;
1324
1325         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1326         if (IS_ERR(va)) {
1327                 kfree(area);
1328                 return NULL;
1329         }
1330
1331         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1332
1333         return area;
1334 }
1335
1336 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1337                                 unsigned long start, unsigned long end)
1338 {
1339         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1340                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1341 }
1342 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1343
1344 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1345                                        unsigned long start, unsigned long end,
1346                                        const void *caller)
1347 {
1348         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1349                                   GFP_KERNEL, caller);
1350 }
1351
1352 /**
1353  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1354  *      @size:          size of the area
1355  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1356  *
1357  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1358  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1359  *      on success or %NULL on failure.
1360  */
1361 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1362 {
1363         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1364                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1365                                   __builtin_return_address(0));
1366 }
1367
1368 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1369                                 const void *caller)
1370 {
1371         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1372                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1373 }
1374
1375 /**
1376  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1377  *      @addr:          base address
1378  *
1379  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1380  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1381  *      pointer valid.
1382  */
1383 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1384 {
1385         struct vmap_area *va;
1386
1387         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1388         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1389                 return va->vm;
1390
1391         return NULL;
1392 }
1393
1394 /**
1395  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1396  *      @addr:          base address
1397  *
1398  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1399  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1400  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1401  */
1402 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1403 {
1404         struct vmap_area *va;
1405
1406         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1407         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1408                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1409
1410                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1411                 va->vm = NULL;
1412                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1413                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1414
1415                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1416                 free_unmap_vmap_area(va);
1417                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1418
1419                 return vm;
1420         }
1421         return NULL;
1422 }
1423
1424 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1425 {
1426         struct vm_struct *area;
1427
1428         if (!addr)
1429                 return;
1430
1431         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1432                         addr))
1433                 return;
1434
1435         area = remove_vm_area(addr);
1436         if (unlikely(!area)) {
1437                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1438                                 addr);
1439                 return;
1440         }
1441
1442         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1443         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1444
1445         if (deallocate_pages) {
1446                 int i;
1447
1448                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1449                         struct page *page = area->pages[i];
1450
1451                         BUG_ON(!page);
1452                         __free_page(page);
1453                 }
1454
1455                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1456                         vfree(area->pages);
1457                 else
1458                         kfree(area->pages);
1459         }
1460
1461         kfree(area);
1462         return;
1463 }
1464  
1465 /**
1466  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1467  *      @addr:          memory base address
1468  *
1469  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1470  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1471  *      NULL, no operation is performed.
1472  *
1473  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1474  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1475  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1476  *
1477  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1478  */
1479 void vfree(const void *addr)
1480 {
1481         BUG_ON(in_nmi());
1482
1483         kmemleak_free(addr);
1484
1485         if (!addr)
1486                 return;
1487         if (unlikely(in_interrupt())) {
1488                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1489                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1490                         schedule_work(&p->wq);
1491         } else
1492                 __vunmap(addr, 1);
1493 }
1494 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1495
1496 /**
1497  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1498  *      @addr:          memory base address
1499  *
1500  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1501  *      which was created from the page array passed to vmap().
1502  *
1503  *      Must not be called in interrupt context.
1504  */
1505 void vunmap(const void *addr)
1506 {
1507         BUG_ON(in_interrupt());
1508         might_sleep();
1509         if (addr)
1510                 __vunmap(addr, 0);
1511 }
1512 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1513
1514 /**
1515  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1516  *      @pages:         array of page pointers
1517  *      @count:         number of pages to map
1518  *      @flags:         vm_area->flags
1519  *      @prot:          page protection for the mapping
1520  *
1521  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1522  *      space.
1523  */
1524 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1525                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1526 {
1527         struct vm_struct *area;
1528
1529         might_sleep();
1530
1531         if (count > totalram_pages)
1532                 return NULL;
1533
1534         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1535                                         __builtin_return_address(0));
1536         if (!area)
1537                 return NULL;
1538
1539         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1540                 vunmap(area->addr);
1541                 return NULL;
1542         }
1543
1544         return area->addr;
1545 }
1546 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1547
1548 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1549                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1550                             int node, const void *caller);
1551 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1552                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1553 {
1554         const int order = 0;
1555         struct page **pages;
1556         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1557         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1558
1559         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1560         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1561
1562         area->nr_pages = nr_pages;
1563         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1564         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1565                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1566                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1567                 area->flags |= VM_VPAGES;
1568         } else {
1569                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1570         }
1571         area->pages = pages;
1572         area->caller = caller;
1573         if (!area->pages) {
1574                 remove_vm_area(area->addr);
1575                 kfree(area);
1576                 return NULL;
1577         }
1578
1579         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1580                 struct page *page;
1581                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1582
1583                 if (node < 0)
1584                         page = alloc_page(tmp_mask);
1585                 else
1586                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1587
1588                 if (unlikely(!page)) {
1589                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1590                         area->nr_pages = i;
1591                         goto fail;
1592                 }
1593                 area->pages[i] = page;
1594         }
1595
1596         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1597                 goto fail;
1598         return area->addr;
1599
1600 fail:
1601         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1602                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1603                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1604         vfree(area->addr);
1605         return NULL;
1606 }
1607
1608 /**
1609  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1610  *      @size:          allocation size
1611  *      @align:         desired alignment
1612  *      @start:         vm area range start
1613  *      @end:           vm area range end
1614  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1615  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1616  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1617  *      @caller:        caller's return address
1618  *
1619  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1620  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1621  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1622  */
1623 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1624                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1625                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1626 {
1627         struct vm_struct *area;
1628         void *addr;
1629         unsigned long real_size = size;
1630
1631         size = PAGE_ALIGN(size);
1632         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1633                 goto fail;
1634
1635         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1636                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1637         if (!area)
1638                 goto fail;
1639
1640         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1641         if (!addr)
1642                 goto fail;
1643
1644         /*
1645          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1646          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1647          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1648          */
1649         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1650
1651         /*
1652          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1653          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1654          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1655          */
1656         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1657
1658         return addr;
1659
1660 fail:
1661         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1662                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1663                           real_size);
1664         return NULL;
1665 }
1666
1667 /**
1668  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1669  *      @size:          allocation size
1670  *      @align:         desired alignment
1671  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1672  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1673  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1674  *      @caller:        caller's return address
1675  *
1676  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1677  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1678  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1679  */
1680 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1681                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1682                             int node, const void *caller)
1683 {
1684         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1685                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1686 }
1687
1688 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1689 {
1690         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1691                                 __builtin_return_address(0));
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1694
1695 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1696                                         int node, gfp_t flags)
1697 {
1698         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1699                                         node, __builtin_return_address(0));
1700 }
1701
1702 /**
1703  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1704  *      @size:          allocation size
1705  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1706  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1707  *
1708  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1709  *      use __vmalloc() instead.
1710  */
1711 void *vmalloc(unsigned long size)
1712 {
1713         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1714                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1715 }
1716 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1717
1718 /**
1719  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1720  *      @size:  allocation size
1721  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1722  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1723  *      The memory allocated is set to zero.
1724  *
1725  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1726  *      use __vmalloc() instead.
1727  */
1728 void *vzalloc(unsigned long size)
1729 {
1730         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1731                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1732 }
1733 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1734
1735 /**
1736  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1737  * @size: allocation size
1738  *
1739  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1740  * without leaking data.
1741  */
1742 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1743 {
1744         struct vm_struct *area;
1745         void *ret;
1746
1747         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1748                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1749                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1750                              __builtin_return_address(0));
1751         if (ret) {
1752                 area = find_vm_area(ret);
1753                 area->flags |= VM_USERMAP;
1754         }
1755         return ret;
1756 }
1757 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1758
1759 /**
1760  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1761  *      @size:          allocation size
1762  *      @node:          numa node
1763  *
1764  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1765  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1766  *
1767  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1768  *      use __vmalloc() instead.
1769  */
1770 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1771 {
1772         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1773                                         node, __builtin_return_address(0));
1774 }
1775 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1776
1777 /**
1778  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1779  * @size:       allocation size
1780  * @node:       numa node
1781  *
1782  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1783  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1784  * The memory allocated is set to zero.
1785  *
1786  * For tight control over page level allocator and protection flags
1787  * use __vmalloc_node() instead.
1788  */
1789 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1790 {
1791         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1792                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1793 }
1794 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1795
1796 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1797 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1798 #endif
1799
1800 /**
1801  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1802  *      @size:          allocation size
1803  *
1804  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1805  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1806  *      executable kernel virtual space.
1807  *
1808  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1809  *      use __vmalloc() instead.
1810  */
1811
1812 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1813 {
1814         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1815                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1816 }
1817
1818 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1819 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1820 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1821 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1822 #else
1823 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1824 #endif
1825
1826 /**
1827  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1828  *      @size:          allocation size
1829  *
1830  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1831  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1832  */
1833 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1834 {
1835         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1836                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1837 }
1838 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1839
1840 /**
1841  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1842  *      @size:          allocation size
1843  *
1844  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1845  * mapped to userspace without leaking data.
1846  */
1847 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1848 {
1849         struct vm_struct *area;
1850         void *ret;
1851
1852         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1853                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1854         if (ret) {
1855                 area = find_vm_area(ret);
1856                 area->flags |= VM_USERMAP;
1857         }
1858         return ret;
1859 }
1860 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1861
1862 /*
1863  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1864  * If the page is not present, fill zero.
1865  */
1866
1867 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1868 {
1869         struct page *p;
1870         int copied = 0;
1871
1872         while (count) {
1873                 unsigned long offset, length;
1874
1875                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1876                 length = PAGE_SIZE - offset;
1877                 if (length > count)
1878                         length = count;
1879                 p = vmalloc_to_page(addr);
1880                 /*
1881                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1882                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1883                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1884                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1885                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1886                  */
1887                 if (p) {
1888                         /*
1889                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1890                          * function description)
1891                          */
1892                         void *map = kmap_atomic(p);
1893                         memcpy(buf, map + offset, length);
1894                         kunmap_atomic(map);
1895                 } else
1896                         memset(buf, 0, length);
1897
1898                 addr += length;
1899                 buf += length;
1900                 copied += length;
1901                 count -= length;
1902         }
1903         return copied;
1904 }
1905
1906 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1907 {
1908         struct page *p;
1909         int copied = 0;
1910
1911         while (count) {
1912                 unsigned long offset, length;
1913
1914                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1915                 length = PAGE_SIZE - offset;
1916                 if (length > count)
1917                         length = count;
1918                 p = vmalloc_to_page(addr);
1919                 /*
1920                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1921                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1922                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1923                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1924                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1925                  */
1926                 if (p) {
1927                         /*
1928                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1929                          * function description)
1930                          */
1931                         void *map = kmap_atomic(p);
1932                         memcpy(map + offset, buf, length);
1933                         kunmap_atomic(map);
1934                 }
1935                 addr += length;
1936                 buf += length;
1937                 copied += length;
1938                 count -= length;
1939         }
1940         return copied;
1941 }
1942
1943 /**
1944  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1945  *      @buf:           buffer for reading data
1946  *      @addr:          vm address.
1947  *      @count:         number of bytes to be read.
1948  *
1949  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1950  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1951  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1952  *
1953  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1954  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1955  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1956  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1957  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1958  *
1959  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1960  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1961  *
1962  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1963  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1964  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1965  *      any informaion, as /dev/kmem.
1966  *
1967  */
1968
1969 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1970 {
1971         struct vmap_area *va;
1972         struct vm_struct *vm;
1973         char *vaddr, *buf_start = buf;
1974         unsigned long buflen = count;
1975         unsigned long n;
1976
1977         /* Don't allow overflow */
1978         if ((unsigned long) addr + count < count)
1979                 count = -(unsigned long) addr;
1980
1981         spin_lock(&vmap_area_lock);
1982         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1983                 if (!count)
1984                         break;
1985
1986                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1987                         continue;
1988
1989                 vm = va->vm;
1990                 vaddr = (char *) vm->addr;
1991                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
1992                         continue;
1993                 while (addr < vaddr) {
1994                         if (count == 0)
1995                                 goto finished;
1996                         *buf = '\0';
1997                         buf++;
1998                         addr++;
1999                         count--;
2000                 }
2001                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2002                 if (n > count)
2003                         n = count;
2004                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2005                         aligned_vread(buf, addr, n);
2006                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2007                         memset(buf, 0, n);
2008                 buf += n;
2009                 addr += n;
2010                 count -= n;
2011         }
2012 finished:
2013         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2014
2015         if (buf == buf_start)
2016                 return 0;
2017         /* zero-fill memory holes */
2018         if (buf != buf_start + buflen)
2019                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2020
2021         return buflen;
2022 }
2023
2024 /**
2025  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2026  *      @buf:           buffer for source data
2027  *      @addr:          vm address.
2028  *      @count:         number of bytes to be read.
2029  *
2030  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2031  *      (same number to @count).
2032  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2033  *      vmalloc area, returns 0.
2034  *
2035  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2036  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2037  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2038  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2039  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2040  *
2041  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2042  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2043  *
2044  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2045  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2046  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2047  *      any informaion, as /dev/kmem.
2048  */
2049
2050 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2051 {
2052         struct vmap_area *va;
2053         struct vm_struct *vm;
2054         char *vaddr;
2055         unsigned long n, buflen;
2056         int copied = 0;
2057
2058         /* Don't allow overflow */
2059         if ((unsigned long) addr + count < count)
2060                 count = -(unsigned long) addr;
2061         buflen = count;
2062
2063         spin_lock(&vmap_area_lock);
2064         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2065                 if (!count)
2066                         break;
2067
2068                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2069                         continue;
2070
2071                 vm = va->vm;
2072                 vaddr = (char *) vm->addr;
2073                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2074                         continue;
2075                 while (addr < vaddr) {
2076                         if (count == 0)
2077                                 goto finished;
2078                         buf++;
2079                         addr++;
2080                         count--;
2081                 }
2082                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2083                 if (n > count)
2084                         n = count;
2085                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2086                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2087                         copied++;
2088                 }
2089                 buf += n;
2090                 addr += n;
2091                 count -= n;
2092         }
2093 finished:
2094         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2095         if (!copied)
2096                 return 0;
2097         return buflen;
2098 }
2099
2100 /**
2101  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2102  *      @vma:           vma to cover
2103  *      @uaddr:         target user address to start at
2104  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2105  *      @size:          size of map area
2106  *
2107  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2108  *
2109  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2110  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2111  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2112  *      met.
2113  *
2114  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2115  */
2116 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2117                                 void *kaddr, unsigned long size)
2118 {
2119         struct vm_struct *area;
2120
2121         size = PAGE_ALIGN(size);
2122
2123         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2124                 return -EINVAL;
2125
2126         area = find_vm_area(kaddr);
2127         if (!area)
2128                 return -EINVAL;
2129
2130         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2131                 return -EINVAL;
2132
2133         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2134                 return -EINVAL;
2135
2136         do {
2137                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2138                 int ret;
2139
2140                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2141                 if (ret)
2142                         return ret;
2143
2144                 uaddr += PAGE_SIZE;
2145                 kaddr += PAGE_SIZE;
2146                 size -= PAGE_SIZE;
2147         } while (size > 0);
2148
2149         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2150
2151         return 0;
2152 }
2153 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2154
2155 /**
2156  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2157  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2158  *      @addr:          vmalloc memory
2159  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2160  *
2161  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2162  *
2163  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2164  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2165  *      that criteria isn't met.
2166  *
2167  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2168  */
2169 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2170                                                 unsigned long pgoff)
2171 {
2172         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2173                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2174                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2175 }
2176 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2177
2178 /*
2179  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2180  * have one.
2181  */
2182 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2183 {
2184 }
2185
2186
2187 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2188 {
2189         pte_t ***p = data;
2190
2191         if (p) {
2192                 *(*p) = pte;
2193                 (*p)++;
2194         }
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 /**
2199  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2200  *      @size:          size of the area
2201  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2202  *
2203  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2204  *
2205  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2206  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2207  *      are created.
2208  *
2209  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2210  *      allocated for the VM area are returned.
2211  */
2212 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2213 {
2214         struct vm_struct *area;
2215
2216         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2217                                 __builtin_return_address(0));
2218         if (area == NULL)
2219                 return NULL;
2220
2221         /*
2222          * This ensures that page tables are constructed for this region
2223          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2224          */
2225         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2226                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2227                 free_vm_area(area);
2228                 return NULL;
2229         }
2230
2231         return area;
2232 }
2233 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2234
2235 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2236 {
2237         struct vm_struct *ret;
2238         ret = remove_vm_area(area->addr);
2239         BUG_ON(ret != area);
2240         kfree(area);
2241 }
2242 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2243
2244 #ifdef CONFIG_SMP
2245 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2246 {
2247         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2248 }
2249
2250 /**
2251  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2252  * @end: target address
2253  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2254  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2255  *
2256  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2257  *          %false if no vmap_area exists
2258  *
2259  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2260  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2261  */
2262 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2263                                struct vmap_area **pnext,
2264                                struct vmap_area **pprev)
2265 {
2266         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2267         struct vmap_area *va = NULL;
2268
2269         while (n) {
2270                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2271                 if (end < va->va_end)
2272                         n = n->rb_left;
2273                 else if (end > va->va_end)
2274                         n = n->rb_right;
2275                 else
2276                         break;
2277         }
2278
2279         if (!va)
2280                 return false;
2281
2282         if (va->va_end > end) {
2283                 *pnext = va;
2284                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2285         } else {
2286                 *pprev = va;
2287                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2288         }
2289         return true;
2290 }
2291
2292 /**
2293  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2294  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2295  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2296  * @align: alignment
2297  *
2298  * Returns: determined end address
2299  *
2300  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2301  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2302  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2303  *
2304  * Please note that the address returned by this function may fall
2305  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2306  * that.
2307  */
2308 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2309                                        struct vmap_area **pprev,
2310                                        unsigned long align)
2311 {
2312         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2313         unsigned long addr;
2314
2315         if (*pnext)
2316                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2317         else
2318                 addr = vmalloc_end;
2319
2320         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2321                 *pnext = *pprev;
2322                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2323         }
2324
2325         return addr;
2326 }
2327
2328 /**
2329  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2330  * @offsets: array containing offset of each area
2331  * @sizes: array containing size of each area
2332  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2333  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2334  *
2335  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2336  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2337  *
2338  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2339  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2340  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2341  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2342  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2343  * areas are allocated from top.
2344  *
2345  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2346  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2347  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2348  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2349  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2350  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2351  */
2352 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2353                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2354                                      size_t align)
2355 {
2356         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2357         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2358         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2359         struct vm_struct **vms;
2360         int area, area2, last_area, term_area;
2361         unsigned long base, start, end, last_end;
2362         bool purged = false;
2363
2364         /* verify parameters and allocate data structures */
2365         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2366         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2367                 start = offsets[area];
2368                 end = start + sizes[area];
2369
2370                 /* is everything aligned properly? */
2371                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2372                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2373
2374                 /* detect the area with the highest address */
2375                 if (start > offsets[last_area])
2376                         last_area = area;
2377
2378                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2379                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2380                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2381
2382                         if (area2 == area)
2383                                 continue;
2384
2385                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2386                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2387                 }
2388         }
2389         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2390
2391         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2392                 WARN_ON(true);
2393                 return NULL;
2394         }
2395
2396         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2397         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2398         if (!vas || !vms)
2399                 goto err_free2;
2400
2401         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2402                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2403                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2404                 if (!vas[area] || !vms[area])
2405                         goto err_free;
2406         }
2407 retry:
2408         spin_lock(&vmap_area_lock);
2409
2410         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2411         area = term_area = last_area;
2412         start = offsets[area];
2413         end = start + sizes[area];
2414
2415         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2416                 base = vmalloc_end - last_end;
2417                 goto found;
2418         }
2419         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2420
2421         while (true) {
2422                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2423                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2424
2425                 /*
2426                  * base might have underflowed, add last_end before
2427                  * comparing.
2428                  */
2429                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2430                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2431                         if (!purged) {
2432                                 purge_vmap_area_lazy();
2433                                 purged = true;
2434                                 goto retry;
2435                         }
2436                         goto err_free;
2437                 }
2438
2439                 /*
2440                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2441                  * right below next and then recheck.
2442                  */
2443                 if (next && next->va_start < base + end) {
2444                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2445                         term_area = area;
2446                         continue;
2447                 }
2448
2449                 /*
2450                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2451                  * base so that it's right below new next and then
2452                  * recheck.
2453                  */
2454                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2455                         next = prev;
2456                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2457                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2458                         term_area = area;
2459                         continue;
2460                 }
2461
2462                 /*
2463                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2464                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2465                  */
2466                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2467                 if (area == term_area)
2468                         break;
2469                 start = offsets[area];
2470                 end = start + sizes[area];
2471                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2472         }
2473 found:
2474         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2475         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2476                 struct vmap_area *va = vas[area];
2477
2478                 va->va_start = base + offsets[area];
2479                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2480                 __insert_vmap_area(va);
2481         }
2482
2483         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2484
2485         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2486
2487         /* insert all vm's */
2488         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2489                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2490                                  pcpu_get_vm_areas);
2491
2492         kfree(vas);
2493         return vms;
2494
2495 err_free:
2496         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2497                 kfree(vas[area]);
2498                 kfree(vms[area]);
2499         }
2500 err_free2:
2501         kfree(vas);
2502         kfree(vms);
2503         return NULL;
2504 }
2505
2506 /**
2507  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2508  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2509  * @nr_vms: the number of allocated areas
2510  *
2511  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2512  */
2513 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2514 {
2515         int i;
2516
2517         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2518                 free_vm_area(vms[i]);
2519         kfree(vms);
2520 }
2521 #endif  /* CONFIG_SMP */
2522
2523 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2524 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2525         __acquires(&vmap_area_lock)
2526 {
2527         loff_t n = *pos;
2528         struct vmap_area *va;
2529
2530         spin_lock(&vmap_area_lock);
2531         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2532         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2533                 n--;
2534                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2535         }
2536         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2537                 return va;
2538
2539         return NULL;
2540
2541 }
2542
2543 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2544 {
2545         struct vmap_area *va = p, *next;
2546
2547         ++*pos;
2548         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2549         if (&next->list != &vmap_area_list)
2550                 return next;
2551
2552         return NULL;
2553 }
2554
2555 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2556         __releases(&vmap_area_lock)
2557 {
2558         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2559 }
2560
2561 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2562 {
2563         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2564                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2565
2566                 if (!counters)
2567                         return;
2568
2569                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2570
2571                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2572                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2573
2574                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2575                         if (counters[nr])
2576                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2577         }
2578 }
2579
2580 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2581 {
2582         struct vmap_area *va = p;
2583         struct vm_struct *v;
2584
2585         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2586                 return 0;
2587
2588         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2589                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2590                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2591                                         va->va_end - va->va_start);
2592                 return 0;
2593         }
2594
2595         v = va->vm;
2596
2597         /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2598         smp_rmb();
2599         if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2600                 return 0;
2601
2602         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2603                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2604
2605         if (v->caller)
2606                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2607
2608         if (v->nr_pages)
2609                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2610
2611         if (v->phys_addr)
2612                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2613
2614         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2615                 seq_printf(m, " ioremap");
2616
2617         if (v->flags & VM_ALLOC)
2618                 seq_printf(m, " vmalloc");
2619
2620         if (v->flags & VM_MAP)
2621                 seq_printf(m, " vmap");
2622
2623         if (v->flags & VM_USERMAP)
2624                 seq_printf(m, " user");
2625
2626         if (v->flags & VM_VPAGES)
2627                 seq_printf(m, " vpages");
2628
2629         show_numa_info(m, v);
2630         seq_putc(m, '\n');
2631         return 0;
2632 }
2633
2634 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2635         .start = s_start,
2636         .next = s_next,
2637         .stop = s_stop,
2638         .show = s_show,
2639 };
2640
2641 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2642 {
2643         unsigned int *ptr = NULL;
2644         int ret;
2645
2646         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2647                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2648                 if (ptr == NULL)
2649                         return -ENOMEM;
2650         }
2651         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2652         if (!ret) {
2653                 struct seq_file *m = file->private_data;
2654                 m->private = ptr;
2655         } else
2656                 kfree(ptr);
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2661         .open           = vmalloc_open,
2662         .read           = seq_read,
2663         .llseek         = seq_lseek,
2664         .release        = seq_release_private,
2665 };
2666
2667 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2668 {
2669         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2670         return 0;
2671 }
2672 module_init(proc_vmalloc_init);
2673
2674 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2675 {
2676         struct vmap_area *va;
2677         unsigned long free_area_size;
2678         unsigned long prev_end;
2679
2680         vmi->used = 0;
2681         vmi->largest_chunk = 0;
2682
2683         prev_end = VMALLOC_START;
2684
2685         spin_lock(&vmap_area_lock);
2686
2687         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2688                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2689                 goto out;
2690         }
2691
2692         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2693                 unsigned long addr = va->va_start;
2694
2695                 /*
2696                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2697                  */
2698                 if (addr < VMALLOC_START)
2699                         continue;
2700                 if (addr >= VMALLOC_END)
2701                         break;
2702
2703                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2704                         continue;
2705
2706                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2707
2708                 free_area_size = addr - prev_end;
2709                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2710                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2711
2712                 prev_end = va->va_end;
2713         }
2714
2715         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2716                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2717
2718 out:
2719         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2720 }
2721 #endif
2722