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