mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #include "internal.h"
  47 #include "pgalloc-track.h"
  48
  49 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  50 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  51
  52 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  53 {
  54         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  55         return 0;
  56 }
  57 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  58 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  59 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  60 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  61
  62 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  63 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  64
  65 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  66 {
  67         vmap_allow_huge = false;
  68         return 0;
  69 }
  70 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  71 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  72 static const bool vmap_allow_huge = false;
  73 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  74
  75 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  76 {
  77         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  78
  79         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  80 }
  81 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  82
  83 struct vfree_deferred {
  84         struct llist_head list;
  85         struct work_struct wq;
  86 };
  87 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  88
  89 static void __vunmap(const void *, int);
  90
  91 static void free_work(struct work_struct *w)
  92 {
  93         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  94         struct llist_node *t, *llnode;
  95
  96         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
  97                 __vunmap((void *)llnode, 1);
  98 }
  99
 100 /*** Page table manipulation functions ***/
 101 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 102                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 103                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 104 {
 105         pte_t *pte;
 106         u64 pfn;
 107         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 108
 109         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 110         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 111         if (!pte)
 112                 return -ENOMEM;
 113         do {
 114                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 115
 116 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 117                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 118                 if (size != PAGE_SIZE) {
 119                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 120
 121                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 122                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 123                         pfn += PFN_DOWN(size);
 124                         continue;
 125                 }
 126 #endif
 127                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 128                 pfn++;
 129         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 130         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 135                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 136                         unsigned int max_page_shift)
 137 {
 138         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 139                 return 0;
 140
 141         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 142                 return 0;
 143
 144         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 145                 return 0;
 146
 147         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 148                 return 0;
 149
 150         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 151                 return 0;
 152
 153         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 154                 return 0;
 155
 156         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 157 }
 158
 159 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 160                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 161                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 162 {
 163         pmd_t *pmd;
 164         unsigned long next;
 165
 166         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 167         if (!pmd)
 168                 return -ENOMEM;
 169         do {
 170                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 171
 172                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 173                                         max_page_shift)) {
 174                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 175                         continue;
 176                 }
 177
 178                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 179                         return -ENOMEM;
 180         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 181         return 0;
 182 }
 183
 184 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 185                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 186                         unsigned int max_page_shift)
 187 {
 188         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 189                 return 0;
 190
 191         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 192                 return 0;
 193
 194         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 195                 return 0;
 196
 197         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 198                 return 0;
 199
 200         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 201                 return 0;
 202
 203         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 204                 return 0;
 205
 206         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 207 }
 208
 209 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 210                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 211                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 212 {
 213         pud_t *pud;
 214         unsigned long next;
 215
 216         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 217         if (!pud)
 218                 return -ENOMEM;
 219         do {
 220                 next = pud_addr_end(addr, end);
 221
 222                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 223                                         max_page_shift)) {
 224                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 225                         continue;
 226                 }
 227
 228                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 229                                         max_page_shift, mask))
 230                         return -ENOMEM;
 231         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 236                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 237                         unsigned int max_page_shift)
 238 {
 239         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 240                 return 0;
 241
 242         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 243                 return 0;
 244
 245         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 246                 return 0;
 247
 248         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 249                 return 0;
 250
 251         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 252                 return 0;
 253
 254         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 255                 return 0;
 256
 257         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 258 }
 259
 260 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 261                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 262                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 263 {
 264         p4d_t *p4d;
 265         unsigned long next;
 266
 267         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 268         if (!p4d)
 269                 return -ENOMEM;
 270         do {
 271                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 272
 273                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 274                                         max_page_shift)) {
 275                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 276                         continue;
 277                 }
 278
 279                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 280                                         max_page_shift, mask))
 281                         return -ENOMEM;
 282         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 287                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 288                         unsigned int max_page_shift)
 289 {
 290         pgd_t *pgd;
 291         unsigned long start;
 292         unsigned long next;
 293         int err;
 294         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 295
 296         might_sleep();
 297         BUG_ON(addr >= end);
 298
 299         start = addr;
 300         pgd = pgd_offset_k(addr);
 301         do {
 302                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 303                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 304                                         max_page_shift, &mask);
 305                 if (err)
 306                         break;
 307         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 308
 309         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 310                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 311
 312         return err;
 313 }
 314
 315 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 316                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 317 {
 318         int err;
 319
 320         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 321                                  ioremap_max_page_shift);
 322         flush_cache_vmap(addr, end);
 323         if (!err)
 324                 err = kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 325                                                ioremap_max_page_shift);
 326         return err;
 327 }
 328
 329 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 330                              pgtbl_mod_mask *mask)
 331 {
 332         pte_t *pte;
 333
 334         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 335         do {
 336                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 337                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 338         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 339         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 340 }
 341
 342 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 343                              pgtbl_mod_mask *mask)
 344 {
 345         pmd_t *pmd;
 346         unsigned long next;
 347         int cleared;
 348
 349         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 350         do {
 351                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 352
 353                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 354                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 355                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 356
 357                 if (cleared)
 358                         continue;
 359                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 360                         continue;
 361                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 362
 363                 cond_resched();
 364         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 365 }
 366
 367 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 368                              pgtbl_mod_mask *mask)
 369 {
 370         pud_t *pud;
 371         unsigned long next;
 372         int cleared;
 373
 374         pud = pud_offset(p4d, addr);
 375         do {
 376                 next = pud_addr_end(addr, end);
 377
 378                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 379                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 380                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 381
 382                 if (cleared)
 383                         continue;
 384                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 385                         continue;
 386                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 387         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 388 }
 389
 390 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 391                              pgtbl_mod_mask *mask)
 392 {
 393         p4d_t *p4d;
 394         unsigned long next;
 395
 396         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 397         do {
 398                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 399
 400                 p4d_clear_huge(p4d);
 401                 if (p4d_bad(*p4d))
 402                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 403
 404                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 405                         continue;
 406                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 407         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 408 }
 409
 410 /*
 411  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 412  * flush caches or TLBs.
 413  *
 414  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 415  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 416  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 417  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 418  * coalesced).
 419  *
 420  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 421  */
 422 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 423 {
 424         unsigned long next;
 425         pgd_t *pgd;
 426         unsigned long addr = start;
 427         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 428
 429         BUG_ON(addr >= end);
 430         pgd = pgd_offset_k(addr);
 431         do {
 432                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 433                 if (pgd_bad(*pgd))
 434                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 435                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 436                         continue;
 437                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 438         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 439
 440         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 441                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 442 }
 443
 444 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 445 {
 446         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 447         __vunmap_range_noflush(start, end);
 448 }
 449
 450 /**
 451  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 452  * @addr: start of the VM area to unmap
 453  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 454  *
 455  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 456  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 457  * is a kernel bug.
 458  */
 459 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 460 {
 461         flush_cache_vunmap(addr, end);
 462         vunmap_range_noflush(addr, end);
 463         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 464 }
 465
 466 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 467                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 468                 pgtbl_mod_mask *mask)
 469 {
 470         pte_t *pte;
 471
 472         /*
 473          * nr is a running index into the array which helps higher level
 474          * callers keep track of where we're up to.
 475          */
 476
 477         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 478         if (!pte)
 479                 return -ENOMEM;
 480         do {
 481                 struct page *page = pages[*nr];
 482
 483                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 484                         return -EBUSY;
 485                 if (WARN_ON(!page))
 486                         return -ENOMEM;
 487                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 488                         return -EINVAL;
 489
 490                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 491                 (*nr)++;
 492         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 493         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 498                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 499                 pgtbl_mod_mask *mask)
 500 {
 501         pmd_t *pmd;
 502         unsigned long next;
 503
 504         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 505         if (!pmd)
 506                 return -ENOMEM;
 507         do {
 508                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 509                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 510                         return -ENOMEM;
 511         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 516                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 517                 pgtbl_mod_mask *mask)
 518 {
 519         pud_t *pud;
 520         unsigned long next;
 521
 522         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 523         if (!pud)
 524                 return -ENOMEM;
 525         do {
 526                 next = pud_addr_end(addr, end);
 527                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 528                         return -ENOMEM;
 529         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 534                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 535                 pgtbl_mod_mask *mask)
 536 {
 537         p4d_t *p4d;
 538         unsigned long next;
 539
 540         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 541         if (!p4d)
 542                 return -ENOMEM;
 543         do {
 544                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 545                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 546                         return -ENOMEM;
 547         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 548         return 0;
 549 }
 550
 551 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 552                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 553 {
 554         unsigned long start = addr;
 555         pgd_t *pgd;
 556         unsigned long next;
 557         int err = 0;
 558         int nr = 0;
 559         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 560
 561         BUG_ON(addr >= end);
 562         pgd = pgd_offset_k(addr);
 563         do {
 564                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 565                 if (pgd_bad(*pgd))
 566                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 567                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 568                 if (err)
 569                         return err;
 570         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 571
 572         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 573                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 574
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 /*
 579  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 580  * flush caches.
 581  *
 582  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 583  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 584  *
 585  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 586  */
 587 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 588                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 589 {
 590         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 591
 592         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 593
 594         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 595                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 596                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 597
 598         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 599                 int err;
 600
 601                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 602                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 603                                         page_shift);
 604                 if (err)
 605                         return err;
 606
 607                 addr += 1UL << page_shift;
 608         }
 609
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 614                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 615 {
 616         int ret = kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages,
 617                                                  page_shift);
 618
 619         if (ret)
 620                 return ret;
 621         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 622 }
 623
 624 /**
 625  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 626  * @addr: start of the VM area to map
 627  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 628  * @prot: page protection flags to use
 629  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 630  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 631  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 632  *
 633  * RETURNS:
 634  * 0 on success, -errno on failure.
 635  */
 636 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 637                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 638 {
 639         int err;
 640
 641         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 642         flush_cache_vmap(addr, end);
 643         return err;
 644 }
 645
 646 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 647 {
 648         /*
 649          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 650          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 651          * just put it in the vmalloc space.
 652          */
 653 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 654         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 655         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 656                 return 1;
 657 #endif
 658         return is_vmalloc_addr(x);
 659 }
 660
 661 /*
 662  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 663  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 664  * matches small vmap mappings.
 665  */
 666 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 667 {
 668         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 669         struct page *page = NULL;
 670         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 671         p4d_t *p4d;
 672         pud_t *pud;
 673         pmd_t *pmd;
 674         pte_t *ptep, pte;
 675
 676         /*
 677          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 678          * architectures that do not vmalloc module space
 679          */
 680         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 681
 682         if (pgd_none(*pgd))
 683                 return NULL;
 684         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 685                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 686         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 687                 return NULL;
 688
 689         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 690         if (p4d_none(*p4d))
 691                 return NULL;
 692         if (p4d_leaf(*p4d))
 693                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 694         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 695                 return NULL;
 696
 697         pud = pud_offset(p4d, addr);
 698         if (pud_none(*pud))
 699                 return NULL;
 700         if (pud_leaf(*pud))
 701                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 702         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 703                 return NULL;
 704
 705         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 706         if (pmd_none(*pmd))
 707                 return NULL;
 708         if (pmd_leaf(*pmd))
 709                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 710         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 711                 return NULL;
 712
 713         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 714         pte = *ptep;
 715         if (pte_present(pte))
 716                 page = pte_page(pte);
 717         pte_unmap(ptep);
 718
 719         return page;
 720 }
 721 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 722
 723 /*
 724  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 725  */
 726 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 727 {
 728         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 729 }
 730 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 731
 732
 733 /*** Global kva allocator ***/
 734
 735 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 736 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 737
 738
 739 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 740 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 741 /* Export for kexec only */
 742 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 743 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 744 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 745
 746 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 747 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 748 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 749
 750 /*
 751  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 752  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 753  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 754  * free block.
 755  */
 756 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 757
 758 /*
 759  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 760  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 761  */
 762 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 763
 764 /*
 765  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 766  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 767  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 768  * object is released.
 769  *
 770  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 771  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 772  * find a lowest match of free area.
 773  */
 774 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 775
 776 /*
 777  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 778  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 779  * to use more permissive allocation masks.
 780  */
 781 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 782
 783 static __always_inline unsigned long
 784 va_size(struct vmap_area *va)
 785 {
 786         return (va->va_end - va->va_start);
 787 }
 788
 789 static __always_inline unsigned long
 790 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 791 {
 792         struct vmap_area *va;
 793
 794         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 795         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 796 }
 797
 798 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 799         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 800
 801 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 802 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 803 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 804 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 805
 806 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 807
 808 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 809 {
 810         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 811 }
 812
 813 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
 814 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 815 {
 816         struct vmap_area *va = NULL;
 817         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 818
 819         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 820
 821         while (n) {
 822                 struct vmap_area *tmp;
 823
 824                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 825                 if (tmp->va_end > addr) {
 826                         va = tmp;
 827                         if (tmp->va_start <= addr)
 828                                 break;
 829
 830                         n = n->rb_left;
 831                 } else
 832                         n = n->rb_right;
 833         }
 834
 835         return va;
 836 }
 837
 838 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
 839 {
 840         struct rb_node *n = root->rb_node;
 841
 842         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 843
 844         while (n) {
 845                 struct vmap_area *va;
 846
 847                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 848                 if (addr < va->va_start)
 849                         n = n->rb_left;
 850                 else if (addr >= va->va_end)
 851                         n = n->rb_right;
 852                 else
 853                         return va;
 854         }
 855
 856         return NULL;
 857 }
 858
 859 /*
 860  * This function returns back addresses of parent node
 861  * and its left or right link for further processing.
 862  *
 863  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 864  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 865  * have to be declined and actually considered as a bug.
 866  */
 867 static __always_inline struct rb_node **
 868 find_va_links(struct vmap_area *va,
 869         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 870         struct rb_node **parent)
 871 {
 872         struct vmap_area *tmp_va;
 873         struct rb_node **link;
 874
 875         if (root) {
 876                 link = &root->rb_node;
 877                 if (unlikely(!*link)) {
 878                         *parent = NULL;
 879                         return link;
 880                 }
 881         } else {
 882                 link = &from;
 883         }
 884
 885         /*
 886          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 887          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 888          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 889          */
 890         do {
 891                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 892
 893                 /*
 894                  * During the traversal we also do some sanity check.
 895                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 896                  * or full overlaps.
 897                  */
 898                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
 899                         link = &(*link)->rb_left;
 900                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
 901                         link = &(*link)->rb_right;
 902                 else {
 903                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 904                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 905
 906                         return NULL;
 907                 }
 908         } while (*link);
 909
 910         *parent = &tmp_va->rb_node;
 911         return link;
 912 }
 913
 914 static __always_inline struct list_head *
 915 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 916 {
 917         struct list_head *list;
 918
 919         if (unlikely(!parent))
 920                 /*
 921                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 922                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 923                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 924                  * happen but we handle this case anyway.
 925                  */
 926                 return NULL;
 927
 928         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 929         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 930 }
 931
 932 static __always_inline void
 933 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 934         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 935         struct list_head *head, bool augment)
 936 {
 937         /*
 938          * VA is still not in the list, but we can
 939          * identify its future previous list_head node.
 940          */
 941         if (likely(parent)) {
 942                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 943                 if (&parent->rb_right != link)
 944                         head = head->prev;
 945         }
 946
 947         /* Insert to the rb-tree */
 948         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 949         if (augment) {
 950                 /*
 951                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 952                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 953                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 954                  * It is because we populate the tree from the bottom
 955                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 956                  *
 957                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 958                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 959                  * the correct order later on.
 960                  */
 961                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 962                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 963                 va->subtree_max_size = 0;
 964         } else {
 965                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 966         }
 967
 968         /* Address-sort this list */
 969         list_add(&va->list, head);
 970 }
 971
 972 static __always_inline void
 973 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 974         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 975         struct list_head *head)
 976 {
 977         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
 978 }
 979
 980 static __always_inline void
 981 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 982         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 983         struct list_head *head)
 984 {
 985         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
 986 }
 987
 988 static __always_inline void
 989 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
 990 {
 991         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 992                 return;
 993
 994         if (augment)
 995                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 996                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 997         else
 998                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 999
1000         list_del_init(&va->list);
1001         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
1002 }
1003
1004 static __always_inline void
1005 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1006 {
1007         __unlink_va(va, root, false);
1008 }
1009
1010 static __always_inline void
1011 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1012 {
1013         __unlink_va(va, root, true);
1014 }
1015
1016 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1017 /*
1018  * Gets called when remove the node and rotate.
1019  */
1020 static __always_inline unsigned long
1021 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1022 {
1023         return max3(va_size(va),
1024                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1025                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1026 }
1027
1028 static void
1029 augment_tree_propagate_check(void)
1030 {
1031         struct vmap_area *va;
1032         unsigned long computed_size;
1033
1034         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1035                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1036                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1037                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1038                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1039         }
1040 }
1041 #endif
1042
1043 /*
1044  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1045  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1046  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1047  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1048  *
1049  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1050  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1051  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1052  * - After VA has been increased(merging path).
1053  *
1054  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1055  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1056  * to the root node.
1057  *
1058  *       4--8
1059  *        /\
1060  *       /  \
1061  *      /    \
1062  *    2--2  8--8
1063  *
1064  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1065  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1066  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1067  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1068  * node becomes 4--6.
1069  */
1070 static __always_inline void
1071 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1072 {
1073         /*
1074          * Populate the tree from bottom towards the root until
1075          * the calculated maximum available size of checked node
1076          * is equal to its current one.
1077          */
1078         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1079
1080 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1081         augment_tree_propagate_check();
1082 #endif
1083 }
1084
1085 static void
1086 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1087         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1088 {
1089         struct rb_node **link;
1090         struct rb_node *parent;
1091
1092         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1093         if (link)
1094                 link_va(va, root, parent, link, head);
1095 }
1096
1097 static void
1098 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1099         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1100         struct list_head *head)
1101 {
1102         struct rb_node **link;
1103         struct rb_node *parent;
1104
1105         if (from)
1106                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1107         else
1108                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1109
1110         if (link) {
1111                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1112                 augment_tree_propagate_from(va);
1113         }
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1118  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1119  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1120  * freed.
1121  *
1122  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1123  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1124  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1125  * ongoing.
1126  */
1127 static __always_inline struct vmap_area *
1128 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1129         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1130 {
1131         struct vmap_area *sibling;
1132         struct list_head *next;
1133         struct rb_node **link;
1134         struct rb_node *parent;
1135         bool merged = false;
1136
1137         /*
1138          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1139          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1140          */
1141         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1142         if (!link)
1143                 return NULL;
1144
1145         /*
1146          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1147          */
1148         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1149         if (unlikely(next == NULL))
1150                 goto insert;
1151
1152         /*
1153          * start            end
1154          * |                |
1155          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1156          *                  |                |
1157          *                  start            end
1158          */
1159         if (next != head) {
1160                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1161                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1162                         sibling->va_start = va->va_start;
1163
1164                         /* Free vmap_area object. */
1165                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1166
1167                         /* Point to the new merged area. */
1168                         va = sibling;
1169                         merged = true;
1170                 }
1171         }
1172
1173         /*
1174          * start            end
1175          * |                |
1176          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1177          *                  |                |
1178          *                  start            end
1179          */
1180         if (next->prev != head) {
1181                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1182                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1183                         /*
1184                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1185                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1186                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1187                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1188                          * "normalized" because of rotation operations.
1189                          */
1190                         if (merged)
1191                                 __unlink_va(va, root, augment);
1192
1193                         sibling->va_end = va->va_end;
1194
1195                         /* Free vmap_area object. */
1196                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1197
1198                         /* Point to the new merged area. */
1199                         va = sibling;
1200                         merged = true;
1201                 }
1202         }
1203
1204 insert:
1205         if (!merged)
1206                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1207
1208         return va;
1209 }
1210
1211 static __always_inline struct vmap_area *
1212 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1213         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1214 {
1215         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1216 }
1217
1218 static __always_inline struct vmap_area *
1219 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1220         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1221 {
1222         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1223         if (va)
1224                 augment_tree_propagate_from(va);
1225
1226         return va;
1227 }
1228
1229 static __always_inline bool
1230 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1231         unsigned long align, unsigned long vstart)
1232 {
1233         unsigned long nva_start_addr;
1234
1235         if (va->va_start > vstart)
1236                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1237         else
1238                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1239
1240         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1241         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1242                         nva_start_addr < vstart)
1243                 return false;
1244
1245         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1250  * that will accomplish the request corresponding to passing
1251  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1252  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1253  * overhead.
1254  */
1255 static __always_inline struct vmap_area *
1256 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1257         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1258 {
1259         struct vmap_area *va;
1260         struct rb_node *node;
1261         unsigned long length;
1262
1263         /* Start from the root. */
1264         node = root->rb_node;
1265
1266         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1267         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1268
1269         while (node) {
1270                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1271
1272                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1273                                 vstart < va->va_start) {
1274                         node = node->rb_left;
1275                 } else {
1276                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1277                                 return va;
1278
1279                         /*
1280                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1281                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1282                          * equal or bigger to the requested search length.
1283                          */
1284                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1285                                 node = node->rb_right;
1286                                 continue;
1287                         }
1288
1289                         /*
1290                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1291                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1292                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1293                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1294                          */
1295                         while ((node = rb_parent(node))) {
1296                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1297                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1298                                         return va;
1299
1300                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1301                                                 vstart <= va->va_start) {
1302                                         /*
1303                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1304                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1305                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1306                                          * and no suitable free block found there.
1307                                          */
1308                                         vstart = va->va_start + 1;
1309                                         node = node->rb_right;
1310                                         break;
1311                                 }
1312                         }
1313                 }
1314         }
1315
1316         return NULL;
1317 }
1318
1319 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1320 #include <linux/random.h>
1321
1322 static struct vmap_area *
1323 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1324         unsigned long align, unsigned long vstart)
1325 {
1326         struct vmap_area *va;
1327
1328         list_for_each_entry(va, head, list) {
1329                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1330                         continue;
1331
1332                 return va;
1333         }
1334
1335         return NULL;
1336 }
1337
1338 static void
1339 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1340                              unsigned long size, unsigned long align)
1341 {
1342         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1343         unsigned long vstart;
1344         unsigned int rnd;
1345
1346         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1347         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1348
1349         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1350         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1351
1352         if (va_1 != va_2)
1353                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1354                         va_1, va_2, vstart);
1355 }
1356 #endif
1357
1358 enum fit_type {
1359         NOTHING_FIT = 0,
1360         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1361         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1362         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1363         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1364 };
1365
1366 static __always_inline enum fit_type
1367 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1368         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1369 {
1370         enum fit_type type;
1371
1372         /* Check if it is within VA. */
1373         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1374                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1375                 return NOTHING_FIT;
1376
1377         /* Now classify. */
1378         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1379                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1380                         type = FL_FIT_TYPE;
1381                 else
1382                         type = LE_FIT_TYPE;
1383         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1384                 type = RE_FIT_TYPE;
1385         } else {
1386                 type = NE_FIT_TYPE;
1387         }
1388
1389         return type;
1390 }
1391
1392 static __always_inline int
1393 adjust_va_to_fit_type(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1394                       struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1395                       unsigned long size)
1396 {
1397         struct vmap_area *lva = NULL;
1398         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1399
1400         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1401                 /*
1402                  * No need to split VA, it fully fits.
1403                  *
1404                  * |               |
1405                  * V      NVA      V
1406                  * |---------------|
1407                  */
1408                 unlink_va_augment(va, root);
1409                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1410         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1411                 /*
1412                  * Split left edge of fit VA.
1413                  *
1414                  * |       |
1415                  * V  NVA  V   R
1416                  * |-------|-------|
1417                  */
1418                 va->va_start += size;
1419         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1420                 /*
1421                  * Split right edge of fit VA.
1422                  *
1423                  *         |       |
1424                  *     L   V  NVA  V
1425                  * |-------|-------|
1426                  */
1427                 va->va_end = nva_start_addr;
1428         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1429                 /*
1430                  * Split no edge of fit VA.
1431                  *
1432                  *     |       |
1433                  *   L V  NVA  V R
1434                  * |---|-------|---|
1435                  */
1436                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1437                 if (unlikely(!lva)) {
1438                         /*
1439                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1440                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1441                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1442                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1443                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1444                          * are its main fitting cases.
1445                          *
1446                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1447                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1448                          * big free space that has to be split.
1449                          *
1450                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1451                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1452                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1453                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1454                          * split purpose. That is rare and most time does not
1455                          * occur.
1456                          *
1457                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1458                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1459                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1460                          * triggered to repeat one more time. See more details
1461                          * in alloc_vmap_area() function.
1462                          */
1463                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1464                         if (!lva)
1465                                 return -1;
1466                 }
1467
1468                 /*
1469                  * Build the remainder.
1470                  */
1471                 lva->va_start = va->va_start;
1472                 lva->va_end = nva_start_addr;
1473
1474                 /*
1475                  * Shrink this VA to remaining size.
1476                  */
1477                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1478         } else {
1479                 return -1;
1480         }
1481
1482         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1483                 augment_tree_propagate_from(va);
1484
1485                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1486                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1487         }
1488
1489         return 0;
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1494  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1495  */
1496 static __always_inline unsigned long
1497 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1498         unsigned long size, unsigned long align,
1499         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1500 {
1501         bool adjust_search_size = true;
1502         unsigned long nva_start_addr;
1503         struct vmap_area *va;
1504         int ret;
1505
1506         /*
1507          * Do not adjust when:
1508          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1509          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1510          *      aligned anyway;
1511          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1512          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1513          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1514          */
1515         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1516                 adjust_search_size = false;
1517
1518         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1519         if (unlikely(!va))
1520                 return vend;
1521
1522         if (va->va_start > vstart)
1523                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1524         else
1525                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1526
1527         /* Check the "vend" restriction. */
1528         if (nva_start_addr + size > vend)
1529                 return vend;
1530
1531         /* Update the free vmap_area. */
1532         ret = adjust_va_to_fit_type(root, head, va, nva_start_addr, size);
1533         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1534                 return vend;
1535
1536 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1537         find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1538 #endif
1539
1540         return nva_start_addr;
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1545  */
1546 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1547 {
1548         /*
1549          * Remove from the busy tree/list.
1550          */
1551         spin_lock(&vmap_area_lock);
1552         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1553         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1554
1555         /*
1556          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1557          */
1558         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1559         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1560         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1561 }
1562
1563 static inline void
1564 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1565 {
1566         struct vmap_area *va = NULL;
1567
1568         /*
1569          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1570          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1571          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1572          *
1573          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1574          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1575          * condition and high memory pressure.
1576          */
1577         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1578                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1579
1580         spin_lock(lock);
1581
1582         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1583                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1588  * vstart and vend.
1589  */
1590 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1591                                 unsigned long align,
1592                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1593                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1594 {
1595         struct vmap_area *va;
1596         unsigned long freed;
1597         unsigned long addr;
1598         int purged = 0;
1599         int ret;
1600
1601         BUG_ON(!size);
1602         BUG_ON(offset_in_page(size));
1603         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1604
1605         if (unlikely(!vmap_initialized))
1606                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1607
1608         might_sleep();
1609         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1610
1611         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1612         if (unlikely(!va))
1613                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1614
1615         /*
1616          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1617          * to avoid false negatives.
1618          */
1619         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1620
1621 retry:
1622         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1623         addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
1624                 size, align, vstart, vend);
1625         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1626
1627         /*
1628          * If an allocation fails, the "vend" address is
1629          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1630          */
1631         if (unlikely(addr == vend))
1632                 goto overflow;
1633
1634         va->va_start = addr;
1635         va->va_end = addr + size;
1636         va->vm = NULL;
1637
1638         spin_lock(&vmap_area_lock);
1639         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1640         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1641
1642         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1643         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1644         BUG_ON(va->va_end > vend);
1645
1646         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1647         if (ret) {
1648                 free_vmap_area(va);
1649                 return ERR_PTR(ret);
1650         }
1651
1652         return va;
1653
1654 overflow:
1655         if (!purged) {
1656                 purge_vmap_area_lazy();
1657                 purged = 1;
1658                 goto retry;
1659         }
1660
1661         freed = 0;
1662         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1663
1664         if (freed > 0) {
1665                 purged = 0;
1666                 goto retry;
1667         }
1668
1669         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1670                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1671                         size);
1672
1673         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1674         return ERR_PTR(-EBUSY);
1675 }
1676
1677 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1678 {
1679         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1680 }
1681 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1682
1683 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1684 {
1685         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1686 }
1687 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1688
1689 /*
1690  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1691  * before attempting to purge with a TLB flush.
1692  *
1693  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1694  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1695  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1696  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1697  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1698  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1699  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1700  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1701  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1702  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1703  * becomes a problem on bigger systems.
1704  */
1705 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1706 {
1707         unsigned int log;
1708
1709         log = fls(num_online_cpus());
1710
1711         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1712 }
1713
1714 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1715
1716 /*
1717  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1718  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
1719  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1720  */
1721 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1722
1723 /* for per-CPU blocks */
1724 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1725
1726 /*
1727  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1728  */
1729 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1730 {
1731         unsigned long resched_threshold;
1732         struct list_head local_purge_list;
1733         struct vmap_area *va, *n_va;
1734
1735         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1736
1737         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1738         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1739         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_purge_list);
1740         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1741
1742         if (unlikely(list_empty(&local_purge_list)))
1743                 return false;
1744
1745         start = min(start,
1746                 list_first_entry(&local_purge_list,
1747                         struct vmap_area, list)->va_start);
1748
1749         end = max(end,
1750                 list_last_entry(&local_purge_list,
1751                         struct vmap_area, list)->va_end);
1752
1753         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1754         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1755
1756         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1757         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_purge_list, list) {
1758                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1759                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1760                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1761
1762                 /*
1763                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1764                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1765                  * anything.
1766                  */
1767                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1768                                 &free_vmap_area_list);
1769
1770                 if (!va)
1771                         continue;
1772
1773                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1774                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1775                                               va->va_start, va->va_end);
1776
1777                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1778
1779                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1780                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1781         }
1782         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1783         return true;
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1788  */
1789 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1790 {
1791         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1792         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1793         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1794         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1795 }
1796
1797 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1798 {
1799         unsigned long nr_lazy;
1800
1801         do {
1802                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1803                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1804                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1805
1806                 /* Recheck if further work is required. */
1807                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1808         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1813  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1814  * previously.
1815  */
1816 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1817 {
1818         unsigned long nr_lazy;
1819
1820         spin_lock(&vmap_area_lock);
1821         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1822         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1823
1824         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1825                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1826
1827         /*
1828          * Merge or place it to the purge tree/list.
1829          */
1830         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1831         merge_or_add_vmap_area(va,
1832                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1833         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1834
1835         /* After this point, we may free va at any time */
1836         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1837                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1838 }
1839
1840 /*
1841  * Free and unmap a vmap area
1842  */
1843 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1844 {
1845         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1846         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1847         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1848                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1849
1850         free_vmap_area_noflush(va);
1851 }
1852
1853 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1854 {
1855         struct vmap_area *va;
1856
1857         spin_lock(&vmap_area_lock);
1858         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1859         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1860
1861         return va;
1862 }
1863
1864 /*** Per cpu kva allocator ***/
1865
1866 /*
1867  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1868  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1869  */
1870 /*
1871  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1872  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1873  * instead (we just need a rough idea)
1874  */
1875 #if BITS_PER_LONG == 32
1876 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1877 #else
1878 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1879 #endif
1880
1881 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1882 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1883 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1884 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1885 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1886 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1887 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1888                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1889                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1890                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1891
1892 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1893
1894 struct vmap_block_queue {
1895         spinlock_t lock;
1896         struct list_head free;
1897 };
1898
1899 struct vmap_block {
1900         spinlock_t lock;
1901         struct vmap_area *va;
1902         unsigned long free, dirty;
1903         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1904         struct list_head free_list;
1905         struct rcu_head rcu_head;
1906         struct list_head purge;
1907 };
1908
1909 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1910 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1911
1912 /*
1913  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1914  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1915  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1916  */
1917 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1918
1919 /*
1920  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1921  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1922  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1923  * big problem.
1924  */
1925
1926 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1927 {
1928         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1929         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1930         return addr;
1931 }
1932
1933 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1934 {
1935         unsigned long addr;
1936
1937         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1938         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1939         return (void *)addr;
1940 }
1941
1942 /**
1943  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1944  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1945  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1946  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1947  *
1948  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1949  */
1950 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1951 {
1952         struct vmap_block_queue *vbq;
1953         struct vmap_block *vb;
1954         struct vmap_area *va;
1955         unsigned long vb_idx;
1956         int node, err;
1957         void *vaddr;
1958
1959         node = numa_node_id();
1960
1961         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1962                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1963         if (unlikely(!vb))
1964                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1965
1966         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1967                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1968                                         node, gfp_mask);
1969         if (IS_ERR(va)) {
1970                 kfree(vb);
1971                 return ERR_CAST(va);
1972         }
1973
1974         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1975         spin_lock_init(&vb->lock);
1976         vb->va = va;
1977         /* At least something should be left free */
1978         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1979         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1980         vb->dirty = 0;
1981         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1982         vb->dirty_max = 0;
1983         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1984
1985         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1986         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1987         if (err) {
1988                 kfree(vb);
1989                 free_vmap_area(va);
1990                 return ERR_PTR(err);
1991         }
1992
1993         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
1994         spin_lock(&vbq->lock);
1995         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1996         spin_unlock(&vbq->lock);
1997
1998         return vaddr;
1999 }
2000
2001 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2002 {
2003         struct vmap_block *tmp;
2004
2005         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2006         BUG_ON(tmp != vb);
2007
2008         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2009         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2010 }
2011
2012 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2013 {
2014         LIST_HEAD(purge);
2015         struct vmap_block *vb;
2016         struct vmap_block *n_vb;
2017         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2018
2019         rcu_read_lock();
2020         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2021
2022                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
2023                         continue;
2024
2025                 spin_lock(&vb->lock);
2026                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2027                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
2028                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
2029                         vb->dirty_min = 0;
2030                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2031                         spin_lock(&vbq->lock);
2032                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2033                         spin_unlock(&vbq->lock);
2034                         spin_unlock(&vb->lock);
2035                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
2036                 } else
2037                         spin_unlock(&vb->lock);
2038         }
2039         rcu_read_unlock();
2040
2041         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
2042                 list_del(&vb->purge);
2043                 free_vmap_block(vb);
2044         }
2045 }
2046
2047 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2048 {
2049         int cpu;
2050
2051         for_each_possible_cpu(cpu)
2052                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2053 }
2054
2055 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2056 {
2057         struct vmap_block_queue *vbq;
2058         struct vmap_block *vb;
2059         void *vaddr = NULL;
2060         unsigned int order;
2061
2062         BUG_ON(offset_in_page(size));
2063         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2064         if (WARN_ON(size == 0)) {
2065                 /*
2066                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2067                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2068                  * early.
2069                  */
2070                 return NULL;
2071         }
2072         order = get_order(size);
2073
2074         rcu_read_lock();
2075         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2076         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2077                 unsigned long pages_off;
2078
2079                 spin_lock(&vb->lock);
2080                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2081                         spin_unlock(&vb->lock);
2082                         continue;
2083                 }
2084
2085                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2086                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2087                 vb->free -= 1UL << order;
2088                 if (vb->free == 0) {
2089                         spin_lock(&vbq->lock);
2090                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2091                         spin_unlock(&vbq->lock);
2092                 }
2093
2094                 spin_unlock(&vb->lock);
2095                 break;
2096         }
2097
2098         rcu_read_unlock();
2099
2100         /* Allocate new block if nothing was found */
2101         if (!vaddr)
2102                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2103
2104         return vaddr;
2105 }
2106
2107 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2108 {
2109         unsigned long offset;
2110         unsigned int order;
2111         struct vmap_block *vb;
2112
2113         BUG_ON(offset_in_page(size));
2114         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2115
2116         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2117
2118         order = get_order(size);
2119         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2120         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2121
2122         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2123
2124         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2125                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2126
2127         spin_lock(&vb->lock);
2128
2129         /* Expand dirty range */
2130         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2131         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2132
2133         vb->dirty += 1UL << order;
2134         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2135                 BUG_ON(vb->free);
2136                 spin_unlock(&vb->lock);
2137                 free_vmap_block(vb);
2138         } else
2139                 spin_unlock(&vb->lock);
2140 }
2141
2142 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2143 {
2144         int cpu;
2145
2146         if (unlikely(!vmap_initialized))
2147                 return;
2148
2149         might_sleep();
2150
2151         for_each_possible_cpu(cpu) {
2152                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2153                 struct vmap_block *vb;
2154
2155                 rcu_read_lock();
2156                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2157                         spin_lock(&vb->lock);
2158                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2159                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2160                                 unsigned long s, e;
2161
2162                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2163                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2164
2165                                 start = min(s, start);
2166                                 end   = max(e, end);
2167
2168                                 flush = 1;
2169                         }
2170                         spin_unlock(&vb->lock);
2171                 }
2172                 rcu_read_unlock();
2173         }
2174
2175         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2176         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2177         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2178                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2179         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2180 }
2181
2182 /**
2183  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2184  *
2185  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2186  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2187  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2188  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2189  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2190  *
2191  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2192  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2193  * from the vmap layer.
2194  */
2195 void vm_unmap_aliases(void)
2196 {
2197         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2198         int flush = 0;
2199
2200         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2201 }
2202 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2203
2204 /**
2205  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2206  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2207  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2208  */
2209 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2210 {
2211         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2212         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2213         struct vmap_area *va;
2214
2215         might_sleep();
2216         BUG_ON(!addr);
2217         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2218         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2219         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2220
2221         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2222
2223         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2224                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2225                 vb_free(addr, size);
2226                 return;
2227         }
2228
2229         va = find_vmap_area(addr);
2230         BUG_ON(!va);
2231         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2232                                     (va->va_end - va->va_start));
2233         free_unmap_vmap_area(va);
2234 }
2235 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2236
2237 /**
2238  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2239  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2240  * @count: number of pages
2241  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2242  *
2243  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2244  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2245  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2246  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2247  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2248  *
2249  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2250  */
2251 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2252 {
2253         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2254         unsigned long addr;
2255         void *mem;
2256
2257         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2258                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2259                 if (IS_ERR(mem))
2260                         return NULL;
2261                 addr = (unsigned long)mem;
2262         } else {
2263                 struct vmap_area *va;
2264                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2265                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2266                 if (IS_ERR(va))
2267                         return NULL;
2268
2269                 addr = va->va_start;
2270                 mem = (void *)addr;
2271         }
2272
2273         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2274                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2275                 vm_unmap_ram(mem, count);
2276                 return NULL;
2277         }
2278
2279         /*
2280          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2281          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2282          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2283          */
2284         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2285
2286         return mem;
2287 }
2288 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2289
2290 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2291
2292 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2293 {
2294 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2295         return vm->page_order;
2296 #else
2297         return 0;
2298 #endif
2299 }
2300
2301 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2302 {
2303 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2304         vm->page_order = order;
2305 #else
2306         BUG_ON(order != 0);
2307 #endif
2308 }
2309
2310 /**
2311  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2312  * @vm: vm_struct to add
2313  *
2314  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2315  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2316  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2317  *
2318  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2319  */
2320 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2321 {
2322         struct vm_struct *tmp, **p;
2323
2324         BUG_ON(vmap_initialized);
2325         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2326                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2327                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2328                         break;
2329                 } else
2330                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2331         }
2332         vm->next = *p;
2333         *p = vm;
2334 }
2335
2336 /**
2337  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2338  * @vm: vm_struct to register
2339  * @align: requested alignment
2340  *
2341  * This function is used to register kernel vm area before
2342  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2343  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2344  * vm->addr contains the allocated address.
2345  *
2346  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2347  */
2348 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2349 {
2350         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2351         struct vm_struct *cur, **p;
2352
2353         BUG_ON(vmap_initialized);
2354
2355         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2356                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2357                         break;
2358                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2359         }
2360
2361         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2362         vm->addr = (void *)addr;
2363         vm->next = *p;
2364         *p = vm;
2365         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2366 }
2367
2368 static void vmap_init_free_space(void)
2369 {
2370         unsigned long vmap_start = 1;
2371         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2372         struct vmap_area *busy, *free;
2373
2374         /*
2375          *     B     F     B     B     B     F
2376          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2377          *  |           The KVA space           |
2378          *  |<--------------------------------->|
2379          */
2380         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2381                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2382                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2383                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2384                                 free->va_start = vmap_start;
2385                                 free->va_end = busy->va_start;
2386
2387                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2388                                         &free_vmap_area_root,
2389                                                 &free_vmap_area_list);
2390                         }
2391                 }
2392
2393                 vmap_start = busy->va_end;
2394         }
2395
2396         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2397                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2398                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2399                         free->va_start = vmap_start;
2400                         free->va_end = vmap_end;
2401
2402                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2403                                 &free_vmap_area_root,
2404                                         &free_vmap_area_list);
2405                 }
2406         }
2407 }
2408
2409 void __init vmalloc_init(void)
2410 {
2411         struct vmap_area *va;
2412         struct vm_struct *tmp;
2413         int i;
2414
2415         /*
2416          * Create the cache for vmap_area objects.
2417          */
2418         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2419
2420         for_each_possible_cpu(i) {
2421                 struct vmap_block_queue *vbq;
2422                 struct vfree_deferred *p;
2423
2424                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2425                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2426                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2427                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2428                 init_llist_head(&p->list);
2429                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2430         }
2431
2432         /* Import existing vmlist entries. */
2433         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2434                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2435                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2436                         continue;
2437
2438                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2439                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2440                 va->vm = tmp;
2441                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2442         }
2443
2444         /*
2445          * Now we can initialize a free vmap space.
2446          */
2447         vmap_init_free_space();
2448         vmap_initialized = true;
2449 }
2450
2451 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2452         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2453 {
2454         vm->flags = flags;
2455         vm->addr = (void *)va->va_start;
2456         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2457         vm->caller = caller;
2458         va->vm = vm;
2459 }
2460
2461 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2462                               unsigned long flags, const void *caller)
2463 {
2464         spin_lock(&vmap_area_lock);
2465         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2466         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2467 }
2468
2469 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2470 {
2471         /*
2472          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2473          * we should make sure that vm has proper values.
2474          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2475          */
2476         smp_wmb();
2477         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2478 }
2479
2480 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2481                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2482                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2483                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2484 {
2485         struct vmap_area *va;
2486         struct vm_struct *area;
2487         unsigned long requested_size = size;
2488
2489         BUG_ON(in_interrupt());
2490         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2491         if (unlikely(!size))
2492                 return NULL;
2493
2494         if (flags & VM_IOREMAP)
2495                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2496                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2497
2498         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2499         if (unlikely(!area))
2500                 return NULL;
2501
2502         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2503                 size += PAGE_SIZE;
2504
2505         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2506         if (IS_ERR(va)) {
2507                 kfree(area);
2508                 return NULL;
2509         }
2510
2511         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2512
2513         /*
2514          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2515          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2516          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2517          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2518          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2519          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2520          */
2521         if (!(flags & VM_ALLOC))
2522                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2523                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2524
2525         return area;
2526 }
2527
2528 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2529                                        unsigned long start, unsigned long end,
2530                                        const void *caller)
2531 {
2532         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2533                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2534 }
2535
2536 /**
2537  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2538  * @size:        size of the area
2539  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2540  *
2541  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2542  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2543  * on success or %NULL on failure.
2544  *
2545  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2546  */
2547 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2548 {
2549         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2550                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2551                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2552                                   __builtin_return_address(0));
2553 }
2554
2555 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2556                                 const void *caller)
2557 {
2558         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2559                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2560                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2561 }
2562
2563 /**
2564  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2565  * @addr:         base address
2566  *
2567  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2568  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2569  * pointer valid.
2570  *
2571  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2572  */
2573 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2574 {
2575         struct vmap_area *va;
2576
2577         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2578         if (!va)
2579                 return NULL;
2580
2581         return va->vm;
2582 }
2583
2584 /**
2585  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2586  * @addr:           base address
2587  *
2588  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2589  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2590  * on SMP machines, except for its size or flags.
2591  *
2592  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2593  */
2594 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2595 {
2596         struct vmap_area *va;
2597
2598         might_sleep();
2599
2600         spin_lock(&vmap_area_lock);
2601         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr, &vmap_area_root);
2602         if (va && va->vm) {
2603                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2604
2605                 va->vm = NULL;
2606                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2607
2608                 kasan_free_module_shadow(vm);
2609                 free_unmap_vmap_area(va);
2610
2611                 return vm;
2612         }
2613
2614         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2615         return NULL;
2616 }
2617
2618 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2619                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2620 {
2621         int i;
2622
2623         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2624         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2625                 if (page_address(area->pages[i]))
2626                         set_direct_map(area->pages[i]);
2627 }
2628
2629 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2630 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2631 {
2632         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2633         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2634         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2635         int flush_dmap = 0;
2636         int i;
2637
2638         remove_vm_area(area->addr);
2639
2640         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2641         if (!flush_reset)
2642                 return;
2643
2644         /*
2645          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2646          * return.
2647          */
2648         if (!deallocate_pages) {
2649                 vm_unmap_aliases();
2650                 return;
2651         }
2652
2653         /*
2654          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2655          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2656          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2657          */
2658         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2659                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2660                 if (addr) {
2661                         unsigned long page_size;
2662
2663                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2664                         start = min(addr, start);
2665                         end = max(addr + page_size, end);
2666                         flush_dmap = 1;
2667                 }
2668         }
2669
2670         /*
2671          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2672          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2673          * reset the direct map permissions to the default.
2674          */
2675         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2676         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2677         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2678 }
2679
2680 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2681 {
2682         struct vm_struct *area;
2683
2684         if (!addr)
2685                 return;
2686
2687         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2688                         addr))
2689                 return;
2690
2691         area = find_vm_area(addr);
2692         if (unlikely(!area)) {
2693                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2694                                 addr);
2695                 return;
2696         }
2697
2698         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2699         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2700
2701         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2702
2703         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2704
2705         if (deallocate_pages) {
2706                 int i;
2707
2708                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2709                         struct page *page = area->pages[i];
2710
2711                         BUG_ON(!page);
2712                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2713                         /*
2714                          * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2715                          * can be freed as an array of order-0 allocations
2716                          */
2717                         __free_pages(page, 0);
2718                         cond_resched();
2719                 }
2720                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2721
2722                 kvfree(area->pages);
2723         }
2724
2725         kfree(area);
2726 }
2727
2728 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2729 {
2730         /*
2731          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2732          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2733          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2734          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2735          */
2736         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2737
2738         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2739                 schedule_work(&p->wq);
2740 }
2741
2742 /**
2743  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2744  * @addr:         memory base address
2745  *
2746  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2747  * except NMIs.
2748  */
2749 void vfree_atomic(const void *addr)
2750 {
2751         BUG_ON(in_nmi());
2752
2753         kmemleak_free(addr);
2754
2755         if (!addr)
2756                 return;
2757         __vfree_deferred(addr);
2758 }
2759
2760 static void __vfree(const void *addr)
2761 {
2762         if (unlikely(in_interrupt()))
2763                 __vfree_deferred(addr);
2764         else
2765                 __vunmap(addr, 1);
2766 }
2767
2768 /**
2769  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2770  * @addr:  Memory base address
2771  *
2772  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2773  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2774  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2775  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2776  *
2777  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2778  *
2779  * Context:
2780  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2781  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2782  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2783  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2784  */
2785 void vfree(const void *addr)
2786 {
2787         BUG_ON(in_nmi());
2788
2789         kmemleak_free(addr);
2790
2791         might_sleep_if(!in_interrupt());
2792
2793         if (!addr)
2794                 return;
2795
2796         __vfree(addr);
2797 }
2798 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2799
2800 /**
2801  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2802  * @addr:   memory base address
2803  *
2804  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2805  * which was created from the page array passed to vmap().
2806  *
2807  * Must not be called in interrupt context.
2808  */
2809 void vunmap(const void *addr)
2810 {
2811         BUG_ON(in_interrupt());
2812         might_sleep();
2813         if (addr)
2814                 __vunmap(addr, 0);
2815 }
2816 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2817
2818 /**
2819  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2820  * @pages: array of page pointers
2821  * @count: number of pages to map
2822  * @flags: vm_area->flags
2823  * @prot: page protection for the mapping
2824  *
2825  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2826  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2827  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2828  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2829  * vfree() is called on the return value.
2830  *
2831  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2832  */
2833 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2834            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2835 {
2836         struct vm_struct *area;
2837         unsigned long addr;
2838         unsigned long size;             /* In bytes */
2839
2840         might_sleep();
2841
2842         /*
2843          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2844          * guard compromises someone else's mappings too.
2845          */
2846         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2847                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2848
2849         if (count > totalram_pages())
2850                 return NULL;
2851
2852         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2853         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2854         if (!area)
2855                 return NULL;
2856
2857         addr = (unsigned long)area->addr;
2858         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2859                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2860                 vunmap(area->addr);
2861                 return NULL;
2862         }
2863
2864         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2865                 area->pages = pages;
2866                 area->nr_pages = count;
2867         }
2868         return area->addr;
2869 }
2870 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2871
2872 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2873 struct vmap_pfn_data {
2874         unsigned long   *pfns;
2875         pgprot_t        prot;
2876         unsigned int    idx;
2877 };
2878
2879 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2880 {
2881         struct vmap_pfn_data *data = private;
2882
2883         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2884                 return -EINVAL;
2885         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2886         return 0;
2887 }
2888
2889 /**
2890  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2891  * @pfns: array of PFNs
2892  * @count: number of pages to map
2893  * @prot: page protection for the mapping
2894  *
2895  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2896  * the start address of the mapping.
2897  */
2898 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2899 {
2900         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2901         struct vm_struct *area;
2902
2903         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2904                         __builtin_return_address(0));
2905         if (!area)
2906                 return NULL;
2907         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2908                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2909                 free_vm_area(area);
2910                 return NULL;
2911         }
2912         return area->addr;
2913 }
2914 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2915 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2916
2917 static inline unsigned int
2918 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2919                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2920 {
2921         unsigned int nr_allocated = 0;
2922         struct page *page;
2923         int i;
2924
2925         /*
2926          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2927          * the page array is partly or not at all populated due
2928          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2929          * more permissive.
2930          */
2931         if (!order) {
2932                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2933
2934                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2935                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2936
2937                         /*
2938                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2939                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2940                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2941                          * so the range is [1:100].
2942                          */
2943                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2944
2945                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2946                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2947                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2948                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2949                          */
2950                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2951                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2952                                                         nr_pages_request,
2953                                                         pages + nr_allocated);
2954
2955                         else
2956                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2957                                                         nr_pages_request,
2958                                                         pages + nr_allocated);
2959
2960                         nr_allocated += nr;
2961                         cond_resched();
2962
2963                         /*
2964                          * If zero or pages were obtained partly,
2965                          * fallback to a single page allocator.
2966                          */
2967                         if (nr != nr_pages_request)
2968                                 break;
2969                 }
2970         }
2971
2972         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2973
2974         while (nr_allocated < nr_pages) {
2975                 if (fatal_signal_pending(current))
2976                         break;
2977
2978                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2979                         page = alloc_pages(gfp, order);
2980                 else
2981                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2982                 if (unlikely(!page))
2983                         break;
2984                 /*
2985                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2986                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2987                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2988                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2989                  * page->lru, etc.
2990                  */
2991                 if (order)
2992                         split_page(page, order);
2993
2994                 /*
2995                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
2996                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
2997                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
2998                  */
2999                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
3000                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
3001
3002                 cond_resched();
3003                 nr_allocated += 1U << order;
3004         }
3005
3006         return nr_allocated;
3007 }
3008
3009 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
3010                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
3011                                  int node)
3012 {
3013         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
3014         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3015         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
3016         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
3017         unsigned long array_size;
3018         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3019         unsigned int page_order;
3020         unsigned int flags;
3021         int ret;
3022
3023         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3024         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
3025         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3026                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3027
3028         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3029         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3030                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
3031                                         area->caller);
3032         } else {
3033                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
3034         }
3035
3036         if (!area->pages) {
3037                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3038                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3039                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3040                 free_vm_area(area);
3041                 return NULL;
3042         }
3043
3044         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3045         page_order = vm_area_page_order(area);
3046
3047         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3048                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3049
3050         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3051         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3052                 int i;
3053
3054                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3055                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3056         }
3057
3058         /*
3059          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3060          * allocation request, free them via __vfree() if any.
3061          */
3062         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3063                 /* vm_area_alloc_pages() can also fail due to a fatal signal */
3064                 if (!fatal_signal_pending(current))
3065                         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3066                                 "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3067                                 area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3068                 goto fail;
3069         }
3070
3071         /*
3072          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3073          * by the scope API
3074          */
3075         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3076                 flags = memalloc_nofs_save();
3077         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3078                 flags = memalloc_noio_save();
3079
3080         do {
3081                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3082                         page_shift);
3083                 if (nofail && (ret < 0))
3084                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3085         } while (nofail && (ret < 0));
3086
3087         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3088                 memalloc_nofs_restore(flags);
3089         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3090                 memalloc_noio_restore(flags);
3091
3092         if (ret < 0) {
3093                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3094                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3095                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3096                 goto fail;
3097         }
3098
3099         return area->addr;
3100
3101 fail:
3102         __vfree(area->addr);
3103         return NULL;
3104 }
3105
3106 /**
3107  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3108  * @size:                 allocation size
3109  * @align:                desired alignment
3110  * @start:                vm area range start
3111  * @end:                  vm area range end
3112  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3113  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3114  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3115  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3116  * @caller:               caller's return address
3117  *
3118  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3119  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3120  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3121  * supported.
3122  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3123  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3124  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3125  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3126  *
3127  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3128  *
3129  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3130  * protection of @prot.
3131  *
3132  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3133  */
3134 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3135                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3136                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3137                         const void *caller)
3138 {
3139         struct vm_struct *area;
3140         void *ret;
3141         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3142         unsigned long real_size = size;
3143         unsigned long real_align = align;
3144         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3145
3146         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3147                 return NULL;
3148
3149         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3150                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3151                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3152                         real_size);
3153                 return NULL;
3154         }
3155
3156         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3157                 unsigned long size_per_node;
3158
3159                 /*
3160                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3161                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3162                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3163                  * supporting them.
3164                  */
3165
3166                 size_per_node = size;
3167                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3168                         size_per_node /= num_online_nodes();
3169                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3170                         shift = PMD_SHIFT;
3171                 else
3172                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3173
3174                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3175                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3176         }
3177
3178 again:
3179         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3180                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3181                                   gfp_mask, caller);
3182         if (!area) {
3183                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3184                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3185                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3186                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3187                 if (nofail) {
3188                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3189                         goto again;
3190                 }
3191                 goto fail;
3192         }
3193
3194         /*
3195          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3196          * kasan_unpoison_vmalloc().
3197          */
3198         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3199                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3200                         /*
3201                          * Modify protection bits to allow tagging.
3202                          * This must be done before mapping.
3203                          */
3204                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3205
3206                         /*
3207                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3208                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3209                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3210                          */
3211                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3212                 }
3213
3214                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3215                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3216         }
3217
3218         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3219         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3220         if (!ret)
3221                 goto fail;
3222
3223         /*
3224          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3225          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3226          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3227          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3228          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3229          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3230          */
3231         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3232         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3233             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3234                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3235         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3236         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3237
3238         /*
3239          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3240          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3241          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3242          */
3243         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3244
3245         size = PAGE_ALIGN(size);
3246         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3247                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3248
3249         return area->addr;
3250
3251 fail:
3252         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3253                 shift = PAGE_SHIFT;
3254                 align = real_align;
3255                 size = real_size;
3256                 goto again;
3257         }
3258
3259         return NULL;
3260 }
3261
3262 /**
3263  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3264  * @size:           allocation size
3265  * @align:          desired alignment
3266  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3267  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3268  * @caller:         caller's return address
3269  *
3270  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3271  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3272  *
3273  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3274  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3275  *
3276  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3277  * with mm people.
3278  *
3279  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3280  */
3281 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3282                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3283 {
3284         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3285                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3286 }
3287 /*
3288  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3289  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3290  * than that.
3291  */
3292 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3293 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3294 #endif
3295
3296 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3297 {
3298         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3299                                 __builtin_return_address(0));
3300 }
3301 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3302
3303 /**
3304  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3305  * @size:    allocation size
3306  *
3307  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3308  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3309  *
3310  * For tight control over page level allocator and protection flags
3311  * use __vmalloc() instead.
3312  *
3313  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3314  */
3315 void *vmalloc(unsigned long size)
3316 {
3317         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3318                                 __builtin_return_address(0));
3319 }
3320 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3321
3322 /**
3323  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3324  * @size:      allocation size
3325  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3326  *
3327  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3328  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3329  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3330  * huge pages for the memory
3331  *
3332  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3333  */
3334 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3335 {
3336         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3337                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3338                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3339 }
3340 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3341
3342 /**
3343  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3344  * @size:    allocation size
3345  *
3346  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3347  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3348  * The memory allocated is set to zero.
3349  *
3350  * For tight control over page level allocator and protection flags
3351  * use __vmalloc() instead.
3352  *
3353  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3354  */
3355 void *vzalloc(unsigned long size)
3356 {
3357         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3358                                 __builtin_return_address(0));
3359 }
3360 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3361
3362 /**
3363  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3364  * @size: allocation size
3365  *
3366  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3367  * without leaking data.
3368  *
3369  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3370  */
3371 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3372 {
3373         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3374                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3375                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3376                                     __builtin_return_address(0));
3377 }
3378 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3379
3380 /**
3381  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3382  * @size:         allocation size
3383  * @node:         numa node
3384  *
3385  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3386  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3387  *
3388  * For tight control over page level allocator and protection flags
3389  * use __vmalloc() instead.
3390  *
3391  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3392  */
3393 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3394 {
3395         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3396                         __builtin_return_address(0));
3397 }
3398 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3399
3400 /**
3401  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3402  * @size:       allocation size
3403  * @node:       numa node
3404  *
3405  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3406  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3407  * The memory allocated is set to zero.
3408  *
3409  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3410  */
3411 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3412 {
3413         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3414                                 __builtin_return_address(0));
3415 }
3416 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3417
3418 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3419 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3420 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3421 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3422 #else
3423 /*
3424  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3425  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3426  */
3427 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3428 #endif
3429
3430 /**
3431  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3432  * @size:       allocation size
3433  *
3434  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3435  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3436  *
3437  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3438  */
3439 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3440 {
3441         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3442                         __builtin_return_address(0));
3443 }
3444 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3445
3446 /**
3447  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3448  * @size:            allocation size
3449  *
3450  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3451  * mapped to userspace without leaking data.
3452  *
3453  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3454  */
3455 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3456 {
3457         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3458                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3459                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3460                                     __builtin_return_address(0));
3461 }
3462 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3463
3464 /*
3465  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3466  * If the page is not present, fill zero.
3467  */
3468
3469 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3470 {
3471         struct page *p;
3472         int copied = 0;
3473
3474         while (count) {
3475                 unsigned long offset, length;
3476
3477                 offset = offset_in_page(addr);
3478                 length = PAGE_SIZE - offset;
3479                 if (length > count)
3480                         length = count;
3481                 p = vmalloc_to_page(addr);
3482                 /*
3483                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3484                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3485                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3486                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3487                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3488                  */
3489                 if (p) {
3490                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3491                         void *map = kmap_atomic(p);
3492                         memcpy(buf, map + offset, length);
3493                         kunmap_atomic(map);
3494                 } else
3495                         memset(buf, 0, length);
3496
3497                 addr += length;
3498                 buf += length;
3499                 copied += length;
3500                 count -= length;
3501         }
3502         return copied;
3503 }
3504
3505 /**
3506  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3507  * @buf:     buffer for reading data
3508  * @addr:    vm address.
3509  * @count:   number of bytes to be read.
3510  *
3511  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3512  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3513  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3514  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3515  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3516  *
3517  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3518  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3519  *
3520  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3521  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3522  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3523  * any information, as /proc/kcore.
3524  *
3525  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3526  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3527  * include any intersection with valid vmalloc area
3528  */
3529 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3530 {
3531         struct vmap_area *va;
3532         struct vm_struct *vm;
3533         char *vaddr, *buf_start = buf;
3534         unsigned long buflen = count;
3535         unsigned long n;
3536
3537         addr = kasan_reset_tag(addr);
3538
3539         /* Don't allow overflow */
3540         if ((unsigned long) addr + count < count)
3541                 count = -(unsigned long) addr;
3542
3543         spin_lock(&vmap_area_lock);
3544         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3545         if (!va)
3546                 goto finished;
3547
3548         /* no intersects with alive vmap_area */
3549         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3550                 goto finished;
3551
3552         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3553                 if (!count)
3554                         break;
3555
3556                 if (!va->vm)
3557                         continue;
3558
3559                 vm = va->vm;
3560                 vaddr = (char *) vm->addr;
3561                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3562                         continue;
3563                 while (addr < vaddr) {
3564                         if (count == 0)
3565                                 goto finished;
3566                         *buf = '\0';
3567                         buf++;
3568                         addr++;
3569                         count--;
3570                 }
3571                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3572                 if (n > count)
3573                         n = count;
3574                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3575                         aligned_vread(buf, addr, n);
3576                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3577                         memset(buf, 0, n);
3578                 buf += n;
3579                 addr += n;
3580                 count -= n;
3581         }
3582 finished:
3583         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3584
3585         if (buf == buf_start)
3586                 return 0;
3587         /* zero-fill memory holes */
3588         if (buf != buf_start + buflen)
3589                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3590
3591         return buflen;
3592 }
3593
3594 /**
3595  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3596  * @vma:                vma to cover
3597  * @uaddr:              target user address to start at
3598  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3599  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3600  * @size:               size of map area
3601  *
3602  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3603  *
3604  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3605  * and that it is big enough to cover the range starting at
3606  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3607  * met.
3608  *
3609  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3610  */
3611 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3612                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3613                                 unsigned long size)
3614 {
3615         struct vm_struct *area;
3616         unsigned long off;
3617         unsigned long end_index;
3618
3619         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3620                 return -EINVAL;
3621
3622         size = PAGE_ALIGN(size);
3623
3624         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3625                 return -EINVAL;
3626
3627         area = find_vm_area(kaddr);
3628         if (!area)
3629                 return -EINVAL;
3630
3631         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3632                 return -EINVAL;
3633
3634         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3635             end_index > get_vm_area_size(area))
3636                 return -EINVAL;
3637         kaddr += off;
3638
3639         do {
3640                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3641                 int ret;
3642
3643                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3644                 if (ret)
3645                         return ret;
3646
3647                 uaddr += PAGE_SIZE;
3648                 kaddr += PAGE_SIZE;
3649                 size -= PAGE_SIZE;
3650         } while (size > 0);
3651
3652         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3653
3654         return 0;
3655 }
3656
3657 /**
3658  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3659  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3660  * @addr:               vmalloc memory
3661  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3662  *
3663  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3664  *
3665  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3666  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3667  * that criteria isn't met.
3668  *
3669  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3670  */
3671 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3672                                                 unsigned long pgoff)
3673 {
3674         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3675                                            addr, pgoff,
3676                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3677 }
3678 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3679
3680 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3681 {
3682         struct vm_struct *ret;
3683         ret = remove_vm_area(area->addr);
3684         BUG_ON(ret != area);
3685         kfree(area);
3686 }
3687 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3688
3689 #ifdef CONFIG_SMP
3690 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3691 {
3692         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3693 }
3694
3695 /**
3696  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3697  * @addr: target address
3698  *
3699  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3700  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3701  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3702  *   if there are no any areas before @addr.
3703  */
3704 static struct vmap_area *
3705 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3706 {
3707         struct vmap_area *va, *tmp;
3708         struct rb_node *n;
3709
3710         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3711         va = NULL;
3712
3713         while (n) {
3714                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3715                 if (tmp->va_start <= addr) {
3716                         va = tmp;
3717                         if (tmp->va_end >= addr)
3718                                 break;
3719
3720                         n = n->rb_right;
3721                 } else {
3722                         n = n->rb_left;
3723                 }
3724         }
3725
3726         return va;
3727 }
3728
3729 /**
3730  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3731  * of free block below VMALLOC_END
3732  * @va:
3733  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3734  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3735  * @align: alignment for required highest address
3736  *
3737  * Returns: determined end address within vmap_area
3738  */
3739 static unsigned long
3740 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3741 {
3742         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3743         unsigned long addr;
3744
3745         if (likely(*va)) {
3746                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3747                                 &free_vmap_area_list, list) {
3748                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3749                         if ((*va)->va_start < addr)
3750                                 return addr;
3751                 }
3752         }
3753
3754         return 0;
3755 }
3756
3757 /**
3758  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3759  * @offsets: array containing offset of each area
3760  * @sizes: array containing size of each area
3761  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3762  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3763  *
3764  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3765  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3766  *
3767  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3768  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3769  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3770  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3771  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3772  * areas are allocated from top.
3773  *
3774  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3775  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3776  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3777  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3778  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3779  * and the result is returned.
3780  */
3781 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3782                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3783                                      size_t align)
3784 {
3785         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3786         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3787         struct vmap_area **vas, *va;
3788         struct vm_struct **vms;
3789         int area, area2, last_area, term_area;
3790         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3791         bool purged = false;
3792
3793         /* verify parameters and allocate data structures */
3794         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3795         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3796                 start = offsets[area];
3797                 end = start + sizes[area];
3798
3799                 /* is everything aligned properly? */
3800                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3801                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3802
3803                 /* detect the area with the highest address */
3804                 if (start > offsets[last_area])
3805                         last_area = area;
3806
3807                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3808                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3809                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3810
3811                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3812                 }
3813         }
3814         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3815
3816         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3817                 WARN_ON(true);
3818                 return NULL;
3819         }
3820
3821         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3822         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3823         if (!vas || !vms)
3824                 goto err_free2;
3825
3826         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3827                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3828                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3829                 if (!vas[area] || !vms[area])
3830                         goto err_free;
3831         }
3832 retry:
3833         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3834
3835         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3836         area = term_area = last_area;
3837         start = offsets[area];
3838         end = start + sizes[area];
3839
3840         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3841         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3842
3843         while (true) {
3844                 /*
3845                  * base might have underflowed, add last_end before
3846                  * comparing.
3847                  */
3848                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3849                         goto overflow;
3850
3851                 /*
3852                  * Fitting base has not been found.
3853                  */
3854                 if (va == NULL)
3855                         goto overflow;
3856
3857                 /*
3858                  * If required width exceeds current VA block, move
3859                  * base downwards and then recheck.
3860                  */
3861                 if (base + end > va->va_end) {
3862                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3863                         term_area = area;
3864                         continue;
3865                 }
3866
3867                 /*
3868                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3869                  */
3870                 if (base + start < va->va_start) {
3871                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3872                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3873                         term_area = area;
3874                         continue;
3875                 }
3876
3877                 /*
3878                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3879                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3880                  */
3881                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3882                 if (area == term_area)
3883                         break;
3884
3885                 start = offsets[area];
3886                 end = start + sizes[area];
3887                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3888         }
3889
3890         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3891         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3892                 int ret;
3893
3894                 start = base + offsets[area];
3895                 size = sizes[area];
3896
3897                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3898                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3899                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3900                         goto recovery;
3901
3902                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
3903                                             &free_vmap_area_list,
3904                                             va, start, size);
3905                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
3906                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3907                         goto recovery;
3908
3909                 /* Allocated area. */
3910                 va = vas[area];
3911                 va->va_start = start;
3912                 va->va_end = start + size;
3913         }
3914
3915         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3916
3917         /* populate the kasan shadow space */
3918         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3919                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3920                         goto err_free_shadow;
3921         }
3922
3923         /* insert all vm's */
3924         spin_lock(&vmap_area_lock);
3925         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3926                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3927
3928                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3929                                  pcpu_get_vm_areas);
3930         }
3931         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3932
3933         /*
3934          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3935          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3936          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3937          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3938          */
3939         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3940                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3941                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3942
3943         kfree(vas);
3944         return vms;
3945
3946 recovery:
3947         /*
3948          * Remove previously allocated areas. There is no
3949          * need in removing these areas from the busy tree,
3950          * because they are inserted only on the final step
3951          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3952          */
3953         while (area--) {
3954                 orig_start = vas[area]->va_start;
3955                 orig_end = vas[area]->va_end;
3956                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3957                                 &free_vmap_area_list);
3958                 if (va)
3959                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3960                                 va->va_start, va->va_end);
3961                 vas[area] = NULL;
3962         }
3963
3964 overflow:
3965         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3966         if (!purged) {
3967                 purge_vmap_area_lazy();
3968                 purged = true;
3969
3970                 /* Before "retry", check if we recover. */
3971                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3972                         if (vas[area])
3973                                 continue;
3974
3975                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3976                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3977                         if (!vas[area])
3978                                 goto err_free;
3979                 }
3980
3981                 goto retry;
3982         }
3983
3984 err_free:
3985         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3986                 if (vas[area])
3987                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3988
3989                 kfree(vms[area]);
3990         }
3991 err_free2:
3992         kfree(vas);
3993         kfree(vms);
3994         return NULL;
3995
3996 err_free_shadow:
3997         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3998         /*
3999          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4000          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4001          * being able to tolerate this case.
4002          */
4003         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4004                 orig_start = vas[area]->va_start;
4005                 orig_end = vas[area]->va_end;
4006                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4007                                 &free_vmap_area_list);
4008                 if (va)
4009                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4010                                 va->va_start, va->va_end);
4011                 vas[area] = NULL;
4012                 kfree(vms[area]);
4013         }
4014         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4015         kfree(vas);
4016         kfree(vms);
4017         return NULL;
4018 }
4019
4020 /**
4021  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4022  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4023  * @nr_vms: the number of allocated areas
4024  *
4025  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4026  */
4027 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4028 {
4029         int i;
4030
4031         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4032                 free_vm_area(vms[i]);
4033         kfree(vms);
4034 }
4035 #endif  /* CONFIG_SMP */
4036
4037 #ifdef CONFIG_PRINTK
4038 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4039 {
4040         struct vm_struct *vm;
4041         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4042
4043         vm = find_vm_area(objp);
4044         if (!vm)
4045                 return false;
4046         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4047                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4048         return true;
4049 }
4050 #endif
4051
4052 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4053 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4054         __acquires(&vmap_purge_lock)
4055         __acquires(&vmap_area_lock)
4056 {
4057         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4058         spin_lock(&vmap_area_lock);
4059
4060         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4061 }
4062
4063 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4064 {
4065         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4066 }
4067
4068 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4069         __releases(&vmap_area_lock)
4070         __releases(&vmap_purge_lock)
4071 {
4072         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4073         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4074 }
4075
4076 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4077 {
4078         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4079                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4080                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4081
4082                 if (!counters)
4083                         return;
4084
4085                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4086                         return;
4087                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4088                 smp_rmb();
4089
4090                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4091
4092                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4093                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4094                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4095                         if (counters[nr])
4096                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4097         }
4098 }
4099
4100 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4101 {
4102         struct vmap_area *va;
4103
4104         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4105         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4106                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4107                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4108                         va->va_end - va->va_start);
4109         }
4110         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4111 }
4112
4113 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4114 {
4115         struct vmap_area *va;
4116         struct vm_struct *v;
4117
4118         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4119
4120         /*
4121          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4122          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4123          */
4124         if (!va->vm) {
4125                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4126                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4127                         va->va_end - va->va_start);
4128
4129                 goto final;
4130         }
4131
4132         v = va->vm;
4133
4134         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4135                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4136
4137         if (v->caller)
4138                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4139
4140         if (v->nr_pages)
4141                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4142
4143         if (v->phys_addr)
4144                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4145
4146         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4147                 seq_puts(m, " ioremap");
4148
4149         if (v->flags & VM_ALLOC)
4150                 seq_puts(m, " vmalloc");
4151
4152         if (v->flags & VM_MAP)
4153                 seq_puts(m, " vmap");
4154
4155         if (v->flags & VM_USERMAP)
4156                 seq_puts(m, " user");
4157
4158         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4159                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4160
4161         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4162                 seq_puts(m, " vpages");
4163
4164         show_numa_info(m, v);
4165         seq_putc(m, '\n');
4166
4167         /*
4168          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4169          */
4170 final:
4171         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4172                 show_purge_info(m);
4173
4174         return 0;
4175 }
4176
4177 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4178         .start = s_start,
4179         .next = s_next,
4180         .stop = s_stop,
4181         .show = s_show,
4182 };
4183
4184 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4185 {
4186         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4187                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4188                                 &vmalloc_op,
4189                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4190         else
4191                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4192         return 0;
4193 }
4194 module_init(proc_vmalloc_init);
4195
4196 #endif