mm/vmalloc.c: remove dead code in vb_alloc
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
224  */
225 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         struct page *page = NULL;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         page = pte_page(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return page;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
258  */
259 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362 retry:
363         spin_lock(&vmap_area_lock);
364         /*
365          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
366          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
367          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
368          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
369          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
370          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
371          * without updating cached_hole_size or cached_align.
372          */
373         if (!free_vmap_cache ||
374                         size < cached_hole_size ||
375                         vstart < cached_vstart ||
376                         align < cached_align) {
377 nocache:
378                 cached_hole_size = 0;
379                 free_vmap_cache = NULL;
380         }
381         /* record if we encounter less permissive parameters */
382         cached_vstart = vstart;
383         cached_align = align;
384
385         /* find starting point for our search */
386         if (free_vmap_cache) {
387                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
388                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
389                 if (addr < vstart)
390                         goto nocache;
391                 if (addr + size - 1 < addr)
392                         goto overflow;
393
394         } else {
395                 addr = ALIGN(vstart, align);
396                 if (addr + size - 1 < addr)
397                         goto overflow;
398
399                 n = vmap_area_root.rb_node;
400                 first = NULL;
401
402                 while (n) {
403                         struct vmap_area *tmp;
404                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
405                         if (tmp->va_end >= addr) {
406                                 first = tmp;
407                                 if (tmp->va_start <= addr)
408                                         break;
409                                 n = n->rb_left;
410                         } else
411                                 n = n->rb_right;
412                 }
413
414                 if (!first)
415                         goto found;
416         }
417
418         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
419         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
420                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
421                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
422                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
423                 if (addr + size - 1 < addr)
424                         goto overflow;
425
426                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
427                         goto found;
428
429                 first = list_entry(first->list.next,
430                                 struct vmap_area, list);
431         }
432
433 found:
434         if (addr + size > vend)
435                 goto overflow;
436
437         va->va_start = addr;
438         va->va_end = addr + size;
439         va->flags = 0;
440         __insert_vmap_area(va);
441         free_vmap_cache = &va->rb_node;
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443
444         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
445         BUG_ON(va->va_start < vstart);
446         BUG_ON(va->va_end > vend);
447
448         return va;
449
450 overflow:
451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
452         if (!purged) {
453                 purge_vmap_area_lazy();
454                 purged = 1;
455                 goto retry;
456         }
457         if (printk_ratelimit())
458                 printk(KERN_WARNING
459                         "vmap allocation for size %lu failed: "
460                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
461         kfree(va);
462         return ERR_PTR(-EBUSY);
463 }
464
465 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
466 {
467         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
468
469         if (free_vmap_cache) {
470                 if (va->va_end < cached_vstart) {
471                         free_vmap_cache = NULL;
472                 } else {
473                         struct vmap_area *cache;
474                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
475                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
476                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
477                                 /*
478                                  * We don't try to update cached_hole_size or
479                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
480                                  */
481                         }
482                 }
483         }
484         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
485         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
486         list_del_rcu(&va->list);
487
488         /*
489          * Track the highest possible candidate for pcpu area
490          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
491          * here too, consider only end addresses which fall inside
492          * vmalloc area proper.
493          */
494         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
495                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
496
497         kfree_rcu(va, rcu_head);
498 }
499
500 /*
501  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
502  */
503 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         spin_lock(&vmap_area_lock);
506         __free_vmap_area(va);
507         spin_unlock(&vmap_area_lock);
508 }
509
510 /*
511  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
512  */
513 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
514 {
515         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
516 }
517
518 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
519 {
520         /*
521          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
522          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
523          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
524          * space after a page has been freed.
525          *
526          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
527          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
528          *
529          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
530          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
531          * faster).
532          */
533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
534         vunmap_page_range(start, end);
535         flush_tlb_kernel_range(start, end);
536 #endif
537 }
538
539 /*
540  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
541  * before attempting to purge with a TLB flush.
542  *
543  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
544  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
545  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
546  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
547  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
548  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
549  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
550  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
551  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
552  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
553  * becomes a problem on bigger systems.
554  */
555 static unsigned long lazy_max_pages(void)
556 {
557         unsigned int log;
558
559         log = fls(num_online_cpus());
560
561         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
562 }
563
564 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
565
566 /* for per-CPU blocks */
567 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
568
569 /*
570  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
571  * immediately freed.
572  */
573 void set_iounmap_nonlazy(void)
574 {
575         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
576 }
577
578 /*
579  * Purges all lazily-freed vmap areas.
580  *
581  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
582  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
583  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
584  * their own TLB flushing).
585  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
586  *              *end = max(*end, highest purged address)
587  */
588 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
589                                         int sync, int force_flush)
590 {
591         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
592         LIST_HEAD(valist);
593         struct vmap_area *va;
594         struct vmap_area *n_va;
595         int nr = 0;
596
597         /*
598          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
599          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
600          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
601          */
602         if (!sync && !force_flush) {
603                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
604                         return;
605         } else
606                 spin_lock(&purge_lock);
607
608         if (sync)
609                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
610
611         rcu_read_lock();
612         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
613                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
614                         if (va->va_start < *start)
615                                 *start = va->va_start;
616                         if (va->va_end > *end)
617                                 *end = va->va_end;
618                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
620                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
621                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
622                 }
623         }
624         rcu_read_unlock();
625
626         if (nr)
627                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
628
629         if (nr || force_flush)
630                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
631
632         if (nr) {
633                 spin_lock(&vmap_area_lock);
634                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
635                         __free_vmap_area(va);
636                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
637         }
638         spin_unlock(&purge_lock);
639 }
640
641 /*
642  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
643  * is already purging.
644  */
645 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
654  */
655 static void purge_vmap_area_lazy(void)
656 {
657         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
658
659         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
660 }
661
662 /*
663  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
664  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
665  * previously.
666  */
667 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
668 {
669         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
670         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
671         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
672                 try_purge_vmap_area_lazy();
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
677  * called for the correct range previously.
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         unmap_vmap_area(va);
682         free_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 /*
686  * Free and unmap a vmap area
687  */
688 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
689 {
690         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
691         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
692 }
693
694 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
695 {
696         struct vmap_area *va;
697
698         spin_lock(&vmap_area_lock);
699         va = __find_vmap_area(addr);
700         spin_unlock(&vmap_area_lock);
701
702         return va;
703 }
704
705 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         va = find_vmap_area(addr);
710         BUG_ON(!va);
711         free_unmap_vmap_area(va);
712 }
713
714
715 /*** Per cpu kva allocator ***/
716
717 /*
718  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
719  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
720  */
721 /*
722  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
723  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
724  * instead (we just need a rough idea)
725  */
726 #if BITS_PER_LONG == 32
727 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
728 #else
729 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
730 #endif
731
732 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
733 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
736 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
737 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
738 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
739                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
740                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
741                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
742
743 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
744
745 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
746
747 struct vmap_block_queue {
748         spinlock_t lock;
749         struct list_head free;
750 };
751
752 struct vmap_block {
753         spinlock_t lock;
754         struct vmap_area *va;
755         struct vmap_block_queue *vbq;
756         unsigned long free, dirty;
757         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
758         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
759         struct list_head free_list;
760         struct rcu_head rcu_head;
761         struct list_head purge;
762 };
763
764 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
765 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
766
767 /*
768  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
769  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
770  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
771  */
772 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
773 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
774
775 /*
776  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
777  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
778  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
779  * big problem.
780  */
781
782 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
783 {
784         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
785         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
786         return addr;
787 }
788
789 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
790 {
791         struct vmap_block_queue *vbq;
792         struct vmap_block *vb;
793         struct vmap_area *va;
794         unsigned long vb_idx;
795         int node, err;
796
797         node = numa_node_id();
798
799         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
800                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
801         if (unlikely(!vb))
802                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
803
804         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
805                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
806                                         node, gfp_mask);
807         if (IS_ERR(va)) {
808                 kfree(vb);
809                 return ERR_CAST(va);
810         }
811
812         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
813         if (unlikely(err)) {
814                 kfree(vb);
815                 free_vmap_area(va);
816                 return ERR_PTR(err);
817         }
818
819         spin_lock_init(&vb->lock);
820         vb->va = va;
821         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
822         vb->dirty = 0;
823         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
824         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
825         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
826
827         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
828         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
829         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
830         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
831         BUG_ON(err);
832         radix_tree_preload_end();
833
834         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
835         vb->vbq = vbq;
836         spin_lock(&vbq->lock);
837         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
838         spin_unlock(&vbq->lock);
839         put_cpu_var(vmap_block_queue);
840
841         return vb;
842 }
843
844 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
845 {
846         struct vmap_block *tmp;
847         unsigned long vb_idx;
848
849         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
850         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
851         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
852         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
853         BUG_ON(tmp != vb);
854
855         free_vmap_area_noflush(vb->va);
856         kfree_rcu(vb, rcu_head);
857 }
858
859 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
860 {
861         LIST_HEAD(purge);
862         struct vmap_block *vb;
863         struct vmap_block *n_vb;
864         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
865
866         rcu_read_lock();
867         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
868
869                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
870                         continue;
871
872                 spin_lock(&vb->lock);
873                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
874                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
875                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
876                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
877                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
878                         spin_lock(&vbq->lock);
879                         list_del_rcu(&vb->free_list);
880                         spin_unlock(&vbq->lock);
881                         spin_unlock(&vb->lock);
882                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
883                 } else
884                         spin_unlock(&vb->lock);
885         }
886         rcu_read_unlock();
887
888         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
889                 list_del(&vb->purge);
890                 free_vmap_block(vb);
891         }
892 }
893
894 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
895 {
896         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
897 }
898
899 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
900 {
901         int cpu;
902
903         for_each_possible_cpu(cpu)
904                 purge_fragmented_blocks(cpu);
905 }
906
907 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
908 {
909         struct vmap_block_queue *vbq;
910         struct vmap_block *vb;
911         unsigned long addr = 0;
912         unsigned int order;
913
914         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
915         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
916         if (WARN_ON(size == 0)) {
917                 /*
918                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
919                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
920                  * early.
921                  */
922                 return NULL;
923         }
924         order = get_order(size);
925
926 again:
927         rcu_read_lock();
928         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
929         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
930                 int i;
931
932                 spin_lock(&vb->lock);
933                 if (vb->free < 1UL << order)
934                         goto next;
935
936                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
937                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
938                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
939                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
940                 vb->free -= 1UL << order;
941                 if (vb->free == 0) {
942                         spin_lock(&vbq->lock);
943                         list_del_rcu(&vb->free_list);
944                         spin_unlock(&vbq->lock);
945                 }
946                 spin_unlock(&vb->lock);
947                 break;
948 next:
949                 spin_unlock(&vb->lock);
950         }
951
952         put_cpu_var(vmap_block_queue);
953         rcu_read_unlock();
954
955         if (!addr) {
956                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
957                 if (IS_ERR(vb))
958                         return vb;
959                 goto again;
960         }
961
962         return (void *)addr;
963 }
964
965 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
966 {
967         unsigned long offset;
968         unsigned long vb_idx;
969         unsigned int order;
970         struct vmap_block *vb;
971
972         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
973         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
974
975         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
976
977         order = get_order(size);
978
979         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
980
981         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
982         rcu_read_lock();
983         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
984         rcu_read_unlock();
985         BUG_ON(!vb);
986
987         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
988
989         spin_lock(&vb->lock);
990         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
991
992         vb->dirty += 1UL << order;
993         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
994                 BUG_ON(vb->free);
995                 spin_unlock(&vb->lock);
996                 free_vmap_block(vb);
997         } else
998                 spin_unlock(&vb->lock);
999 }
1000
1001 /**
1002  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1003  *
1004  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1005  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1006  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1007  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1008  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1009  *
1010  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1011  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1012  * from the vmap layer.
1013  */
1014 void vm_unmap_aliases(void)
1015 {
1016         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1017         int cpu;
1018         int flush = 0;
1019
1020         if (unlikely(!vmap_initialized))
1021                 return;
1022
1023         for_each_possible_cpu(cpu) {
1024                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1025                 struct vmap_block *vb;
1026
1027                 rcu_read_lock();
1028                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1029                         int i;
1030
1031                         spin_lock(&vb->lock);
1032                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1033                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1034                                 unsigned long s, e;
1035                                 int j;
1036                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1037                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1038
1039                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1040                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1041                                 flush = 1;
1042
1043                                 if (s < start)
1044                                         start = s;
1045                                 if (e > end)
1046                                         end = e;
1047
1048                                 i = j;
1049                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1050                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1051                         }
1052                         spin_unlock(&vb->lock);
1053                 }
1054                 rcu_read_unlock();
1055         }
1056
1057         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1058 }
1059 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1060
1061 /**
1062  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1063  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1064  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1065  */
1066 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1067 {
1068         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1069         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1070
1071         BUG_ON(!addr);
1072         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1073         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1074         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1075
1076         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1077         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1078
1079         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1080                 vb_free(mem, size);
1081         else
1082                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1083 }
1084 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1085
1086 /**
1087  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1088  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1089  * @count: number of pages
1090  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1091  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1092  *
1093  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1094  */
1095 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1096 {
1097         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1098         unsigned long addr;
1099         void *mem;
1100
1101         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1102                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1103                 if (IS_ERR(mem))
1104                         return NULL;
1105                 addr = (unsigned long)mem;
1106         } else {
1107                 struct vmap_area *va;
1108                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1109                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1110                 if (IS_ERR(va))
1111                         return NULL;
1112
1113                 addr = va->va_start;
1114                 mem = (void *)addr;
1115         }
1116         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1117                 vm_unmap_ram(mem, count);
1118                 return NULL;
1119         }
1120         return mem;
1121 }
1122 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1123
1124 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1125 /**
1126  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1127  * @vm: vm_struct to add
1128  *
1129  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1130  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1131  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1132  *
1133  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1134  */
1135 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1136 {
1137         struct vm_struct *tmp, **p;
1138
1139         BUG_ON(vmap_initialized);
1140         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1141                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1142                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1143                         break;
1144                 } else
1145                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1146         }
1147         vm->next = *p;
1148         *p = vm;
1149 }
1150
1151 /**
1152  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1153  * @vm: vm_struct to register
1154  * @align: requested alignment
1155  *
1156  * This function is used to register kernel vm area before
1157  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1158  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1159  * vm->addr contains the allocated address.
1160  *
1161  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1162  */
1163 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1164 {
1165         static size_t vm_init_off __initdata;
1166         unsigned long addr;
1167
1168         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1169         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1170
1171         vm->addr = (void *)addr;
1172
1173         vm_area_add_early(vm);
1174 }
1175
1176 void __init vmalloc_init(void)
1177 {
1178         struct vmap_area *va;
1179         struct vm_struct *tmp;
1180         int i;
1181
1182         for_each_possible_cpu(i) {
1183                 struct vmap_block_queue *vbq;
1184                 struct vfree_deferred *p;
1185
1186                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1187                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1188                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1189                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1190                 init_llist_head(&p->list);
1191                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1192         }
1193
1194         /* Import existing vmlist entries. */
1195         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1196                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1197                 va->flags = VM_VM_AREA;
1198                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1199                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1200                 va->vm = tmp;
1201                 __insert_vmap_area(va);
1202         }
1203
1204         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1205
1206         vmap_initialized = true;
1207 }
1208
1209 /**
1210  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1211  * @addr: start of the VM area to map
1212  * @size: size of the VM area to map
1213  * @prot: page protection flags to use
1214  * @pages: pages to map
1215  *
1216  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1217  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1218  * friends.
1219  *
1220  * NOTE:
1221  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1222  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1223  * before calling this function.
1224  *
1225  * RETURNS:
1226  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1227  */
1228 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1229                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1230 {
1231         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1232 }
1233
1234 /**
1235  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1236  * @addr: start of the VM area to unmap
1237  * @size: size of the VM area to unmap
1238  *
1239  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1240  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1241  * friends.
1242  *
1243  * NOTE:
1244  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1245  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1246  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1247  */
1248 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1249 {
1250         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1251 }
1252 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1253
1254 /**
1255  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1256  * @addr: start of the VM area to unmap
1257  * @size: size of the VM area to unmap
1258  *
1259  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1260  * the unmapping and tlb after.
1261  */
1262 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1263 {
1264         unsigned long end = addr + size;
1265
1266         flush_cache_vunmap(addr, end);
1267         vunmap_page_range(addr, end);
1268         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1269 }
1270
1271 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1272 {
1273         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1274         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1275         int err;
1276
1277         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1278         if (err > 0) {
1279                 *pages += err;
1280                 err = 0;
1281         }
1282
1283         return err;
1284 }
1285 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1286
1287 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1288                               unsigned long flags, const void *caller)
1289 {
1290         spin_lock(&vmap_area_lock);
1291         vm->flags = flags;
1292         vm->addr = (void *)va->va_start;
1293         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1294         vm->caller = caller;
1295         va->vm = vm;
1296         va->flags |= VM_VM_AREA;
1297         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1298 }
1299
1300 static void clear_vm_unlist(struct vm_struct *vm)
1301 {
1302         /*
1303          * Before removing VM_UNLIST,
1304          * we should make sure that vm has proper values.
1305          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1306          */
1307         smp_wmb();
1308         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1309 }
1310
1311 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1312                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1313                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1314 {
1315         struct vmap_area *va;
1316         struct vm_struct *area;
1317
1318         BUG_ON(in_interrupt());
1319         if (flags & VM_IOREMAP)
1320                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1321
1322         size = PAGE_ALIGN(size);
1323         if (unlikely(!size))
1324                 return NULL;
1325
1326         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1327         if (unlikely(!area))
1328                 return NULL;
1329
1330         /*
1331          * We always allocate a guard page.
1332          */
1333         size += PAGE_SIZE;
1334
1335         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1336         if (IS_ERR(va)) {
1337                 kfree(area);
1338                 return NULL;
1339         }
1340
1341         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1342
1343         return area;
1344 }
1345
1346 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1347                                 unsigned long start, unsigned long end)
1348 {
1349         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1350                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1351 }
1352 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1353
1354 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1355                                        unsigned long start, unsigned long end,
1356                                        const void *caller)
1357 {
1358         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1359                                   GFP_KERNEL, caller);
1360 }
1361
1362 /**
1363  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1364  *      @size:          size of the area
1365  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1366  *
1367  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1368  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1369  *      on success or %NULL on failure.
1370  */
1371 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1372 {
1373         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1374                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1375                                   __builtin_return_address(0));
1376 }
1377
1378 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1379                                 const void *caller)
1380 {
1381         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1382                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1383 }
1384
1385 /**
1386  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1387  *      @addr:          base address
1388  *
1389  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1390  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1391  *      pointer valid.
1392  */
1393 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1394 {
1395         struct vmap_area *va;
1396
1397         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1398         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1399                 return va->vm;
1400
1401         return NULL;
1402 }
1403
1404 /**
1405  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1406  *      @addr:          base address
1407  *
1408  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1409  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1410  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1411  */
1412 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1413 {
1414         struct vmap_area *va;
1415
1416         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1417         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1418                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1419
1420                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1421                 va->vm = NULL;
1422                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1423                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1424
1425                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1426                 free_unmap_vmap_area(va);
1427                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1428
1429                 return vm;
1430         }
1431         return NULL;
1432 }
1433
1434 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1435 {
1436         struct vm_struct *area;
1437
1438         if (!addr)
1439                 return;
1440
1441         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1442                         addr))
1443                 return;
1444
1445         area = remove_vm_area(addr);
1446         if (unlikely(!area)) {
1447                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1448                                 addr);
1449                 return;
1450         }
1451
1452         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1453         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1454
1455         if (deallocate_pages) {
1456                 int i;
1457
1458                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1459                         struct page *page = area->pages[i];
1460
1461                         BUG_ON(!page);
1462                         __free_page(page);
1463                 }
1464
1465                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1466                         vfree(area->pages);
1467                 else
1468                         kfree(area->pages);
1469         }
1470
1471         kfree(area);
1472         return;
1473 }
1474  
1475 /**
1476  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1477  *      @addr:          memory base address
1478  *
1479  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1480  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1481  *      NULL, no operation is performed.
1482  *
1483  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1484  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1485  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1486  *
1487  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1488  *      
1489  */
1490 void vfree(const void *addr)
1491 {
1492         BUG_ON(in_nmi());
1493
1494         kmemleak_free(addr);
1495
1496         if (!addr)
1497                 return;
1498         if (unlikely(in_interrupt())) {
1499                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1500                 llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list);
1501                 schedule_work(&p->wq);
1502         } else
1503                 __vunmap(addr, 1);
1504 }
1505 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1506
1507 /**
1508  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1509  *      @addr:          memory base address
1510  *
1511  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1512  *      which was created from the page array passed to vmap().
1513  *
1514  *      Must not be called in interrupt context.
1515  */
1516 void vunmap(const void *addr)
1517 {
1518         BUG_ON(in_interrupt());
1519         might_sleep();
1520         if (addr)
1521                 __vunmap(addr, 0);
1522 }
1523 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1524
1525 /**
1526  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1527  *      @pages:         array of page pointers
1528  *      @count:         number of pages to map
1529  *      @flags:         vm_area->flags
1530  *      @prot:          page protection for the mapping
1531  *
1532  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1533  *      space.
1534  */
1535 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1536                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1537 {
1538         struct vm_struct *area;
1539
1540         might_sleep();
1541
1542         if (count > totalram_pages)
1543                 return NULL;
1544
1545         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1546                                         __builtin_return_address(0));
1547         if (!area)
1548                 return NULL;
1549
1550         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1551                 vunmap(area->addr);
1552                 return NULL;
1553         }
1554
1555         return area->addr;
1556 }
1557 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1558
1559 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1560                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1561                             int node, const void *caller);
1562 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1563                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1564 {
1565         const int order = 0;
1566         struct page **pages;
1567         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1568         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1569
1570         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1571         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1572
1573         area->nr_pages = nr_pages;
1574         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1575         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1576                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1577                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1578                 area->flags |= VM_VPAGES;
1579         } else {
1580                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1581         }
1582         area->pages = pages;
1583         area->caller = caller;
1584         if (!area->pages) {
1585                 remove_vm_area(area->addr);
1586                 kfree(area);
1587                 return NULL;
1588         }
1589
1590         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1591                 struct page *page;
1592                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1593
1594                 if (node < 0)
1595                         page = alloc_page(tmp_mask);
1596                 else
1597                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1598
1599                 if (unlikely(!page)) {
1600                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1601                         area->nr_pages = i;
1602                         goto fail;
1603                 }
1604                 area->pages[i] = page;
1605         }
1606
1607         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1608                 goto fail;
1609         return area->addr;
1610
1611 fail:
1612         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1613                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1614                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1615         vfree(area->addr);
1616         return NULL;
1617 }
1618
1619 /**
1620  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1621  *      @size:          allocation size
1622  *      @align:         desired alignment
1623  *      @start:         vm area range start
1624  *      @end:           vm area range end
1625  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1626  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1627  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1628  *      @caller:        caller's return address
1629  *
1630  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1631  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1632  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1633  */
1634 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1635                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1636                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1637 {
1638         struct vm_struct *area;
1639         void *addr;
1640         unsigned long real_size = size;
1641
1642         size = PAGE_ALIGN(size);
1643         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1644                 goto fail;
1645
1646         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1647                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1648         if (!area)
1649                 goto fail;
1650
1651         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1652         if (!addr)
1653                 return NULL;
1654
1655         /*
1656          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNLIST flag.
1657          * It means that vm_struct is not fully initialized.
1658          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1659          */
1660         clear_vm_unlist(area);
1661
1662         /*
1663          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1664          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1665          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1666          */
1667         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1668
1669         return addr;
1670
1671 fail:
1672         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1673                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1674                           real_size);
1675         return NULL;
1676 }
1677
1678 /**
1679  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1680  *      @size:          allocation size
1681  *      @align:         desired alignment
1682  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1683  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1684  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1685  *      @caller:        caller's return address
1686  *
1687  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1688  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1689  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1690  */
1691 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1692                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1693                             int node, const void *caller)
1694 {
1695         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1696                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1697 }
1698
1699 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1700 {
1701         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1702                                 __builtin_return_address(0));
1703 }
1704 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1705
1706 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1707                                         int node, gfp_t flags)
1708 {
1709         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1710                                         node, __builtin_return_address(0));
1711 }
1712
1713 /**
1714  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1715  *      @size:          allocation size
1716  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1717  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1718  *
1719  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1720  *      use __vmalloc() instead.
1721  */
1722 void *vmalloc(unsigned long size)
1723 {
1724         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1725                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1726 }
1727 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1728
1729 /**
1730  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1731  *      @size:  allocation size
1732  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1733  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1734  *      The memory allocated is set to zero.
1735  *
1736  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1737  *      use __vmalloc() instead.
1738  */
1739 void *vzalloc(unsigned long size)
1740 {
1741         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1742                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1743 }
1744 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1745
1746 /**
1747  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1748  * @size: allocation size
1749  *
1750  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1751  * without leaking data.
1752  */
1753 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1754 {
1755         struct vm_struct *area;
1756         void *ret;
1757
1758         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1759                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1760                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1761                              __builtin_return_address(0));
1762         if (ret) {
1763                 area = find_vm_area(ret);
1764                 area->flags |= VM_USERMAP;
1765         }
1766         return ret;
1767 }
1768 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1769
1770 /**
1771  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1772  *      @size:          allocation size
1773  *      @node:          numa node
1774  *
1775  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1776  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1777  *
1778  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1779  *      use __vmalloc() instead.
1780  */
1781 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1782 {
1783         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1784                                         node, __builtin_return_address(0));
1785 }
1786 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1787
1788 /**
1789  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1790  * @size:       allocation size
1791  * @node:       numa node
1792  *
1793  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1794  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1795  * The memory allocated is set to zero.
1796  *
1797  * For tight control over page level allocator and protection flags
1798  * use __vmalloc_node() instead.
1799  */
1800 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1801 {
1802         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1803                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1806
1807 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1808 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1809 #endif
1810
1811 /**
1812  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1813  *      @size:          allocation size
1814  *
1815  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1816  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1817  *      executable kernel virtual space.
1818  *
1819  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1820  *      use __vmalloc() instead.
1821  */
1822
1823 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1824 {
1825         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1826                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1827 }
1828
1829 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1830 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1831 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1832 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1833 #else
1834 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1835 #endif
1836
1837 /**
1838  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1839  *      @size:          allocation size
1840  *
1841  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1842  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1843  */
1844 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1845 {
1846         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1847                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1848 }
1849 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1850
1851 /**
1852  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1853  *      @size:          allocation size
1854  *
1855  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1856  * mapped to userspace without leaking data.
1857  */
1858 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1859 {
1860         struct vm_struct *area;
1861         void *ret;
1862
1863         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1864                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1865         if (ret) {
1866                 area = find_vm_area(ret);
1867                 area->flags |= VM_USERMAP;
1868         }
1869         return ret;
1870 }
1871 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1872
1873 /*
1874  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1875  * If the page is not present, fill zero.
1876  */
1877
1878 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1879 {
1880         struct page *p;
1881         int copied = 0;
1882
1883         while (count) {
1884                 unsigned long offset, length;
1885
1886                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1887                 length = PAGE_SIZE - offset;
1888                 if (length > count)
1889                         length = count;
1890                 p = vmalloc_to_page(addr);
1891                 /*
1892                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1893                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1894                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1895                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1896                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1897                  */
1898                 if (p) {
1899                         /*
1900                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1901                          * function description)
1902                          */
1903                         void *map = kmap_atomic(p);
1904                         memcpy(buf, map + offset, length);
1905                         kunmap_atomic(map);
1906                 } else
1907                         memset(buf, 0, length);
1908
1909                 addr += length;
1910                 buf += length;
1911                 copied += length;
1912                 count -= length;
1913         }
1914         return copied;
1915 }
1916
1917 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1918 {
1919         struct page *p;
1920         int copied = 0;
1921
1922         while (count) {
1923                 unsigned long offset, length;
1924
1925                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1926                 length = PAGE_SIZE - offset;
1927                 if (length > count)
1928                         length = count;
1929                 p = vmalloc_to_page(addr);
1930                 /*
1931                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1932                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1933                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1934                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1935                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1936                  */
1937                 if (p) {
1938                         /*
1939                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1940                          * function description)
1941                          */
1942                         void *map = kmap_atomic(p);
1943                         memcpy(map + offset, buf, length);
1944                         kunmap_atomic(map);
1945                 }
1946                 addr += length;
1947                 buf += length;
1948                 copied += length;
1949                 count -= length;
1950         }
1951         return copied;
1952 }
1953
1954 /**
1955  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1956  *      @buf:           buffer for reading data
1957  *      @addr:          vm address.
1958  *      @count:         number of bytes to be read.
1959  *
1960  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1961  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1962  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1963  *
1964  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1965  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1966  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1967  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1968  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1969  *
1970  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1971  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1972  *
1973  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1974  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1975  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1976  *      any informaion, as /dev/kmem.
1977  *
1978  */
1979
1980 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1981 {
1982         struct vmap_area *va;
1983         struct vm_struct *vm;
1984         char *vaddr, *buf_start = buf;
1985         unsigned long buflen = count;
1986         unsigned long n;
1987
1988         /* Don't allow overflow */
1989         if ((unsigned long) addr + count < count)
1990                 count = -(unsigned long) addr;
1991
1992         spin_lock(&vmap_area_lock);
1993         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1994                 if (!count)
1995                         break;
1996
1997                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1998                         continue;
1999
2000                 vm = va->vm;
2001                 vaddr = (char *) vm->addr;
2002                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2003                         continue;
2004                 while (addr < vaddr) {
2005                         if (count == 0)
2006                                 goto finished;
2007                         *buf = '\0';
2008                         buf++;
2009                         addr++;
2010                         count--;
2011                 }
2012                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2013                 if (n > count)
2014                         n = count;
2015                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2016                         aligned_vread(buf, addr, n);
2017                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2018                         memset(buf, 0, n);
2019                 buf += n;
2020                 addr += n;
2021                 count -= n;
2022         }
2023 finished:
2024         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2025
2026         if (buf == buf_start)
2027                 return 0;
2028         /* zero-fill memory holes */
2029         if (buf != buf_start + buflen)
2030                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2031
2032         return buflen;
2033 }
2034
2035 /**
2036  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2037  *      @buf:           buffer for source data
2038  *      @addr:          vm address.
2039  *      @count:         number of bytes to be read.
2040  *
2041  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2042  *      (same number to @count).
2043  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2044  *      vmalloc area, returns 0.
2045  *
2046  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2047  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2048  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2049  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2050  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2051  *
2052  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2053  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2054  *
2055  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2056  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2057  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2058  *      any informaion, as /dev/kmem.
2059  */
2060
2061 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2062 {
2063         struct vmap_area *va;
2064         struct vm_struct *vm;
2065         char *vaddr;
2066         unsigned long n, buflen;
2067         int copied = 0;
2068
2069         /* Don't allow overflow */
2070         if ((unsigned long) addr + count < count)
2071                 count = -(unsigned long) addr;
2072         buflen = count;
2073
2074         spin_lock(&vmap_area_lock);
2075         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2076                 if (!count)
2077                         break;
2078
2079                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2080                         continue;
2081
2082                 vm = va->vm;
2083                 vaddr = (char *) vm->addr;
2084                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2085                         continue;
2086                 while (addr < vaddr) {
2087                         if (count == 0)
2088                                 goto finished;
2089                         buf++;
2090                         addr++;
2091                         count--;
2092                 }
2093                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2094                 if (n > count)
2095                         n = count;
2096                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2097                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2098                         copied++;
2099                 }
2100                 buf += n;
2101                 addr += n;
2102                 count -= n;
2103         }
2104 finished:
2105         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2106         if (!copied)
2107                 return 0;
2108         return buflen;
2109 }
2110
2111 /**
2112  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2113  *      @vma:           vma to cover
2114  *      @uaddr:         target user address to start at
2115  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2116  *      @size:          size of map area
2117  *
2118  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2119  *
2120  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2121  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2122  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2123  *      met.
2124  *
2125  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2126  */
2127 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2128                                 void *kaddr, unsigned long size)
2129 {
2130         struct vm_struct *area;
2131
2132         size = PAGE_ALIGN(size);
2133
2134         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2135                 return -EINVAL;
2136
2137         area = find_vm_area(kaddr);
2138         if (!area)
2139                 return -EINVAL;
2140
2141         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2142                 return -EINVAL;
2143
2144         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2145                 return -EINVAL;
2146
2147         do {
2148                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2149                 int ret;
2150
2151                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2152                 if (ret)
2153                         return ret;
2154
2155                 uaddr += PAGE_SIZE;
2156                 kaddr += PAGE_SIZE;
2157                 size -= PAGE_SIZE;
2158         } while (size > 0);
2159
2160         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2161
2162         return 0;
2163 }
2164 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2165
2166 /**
2167  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2168  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2169  *      @addr:          vmalloc memory
2170  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2171  *
2172  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2173  *
2174  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2175  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2176  *      that criteria isn't met.
2177  *
2178  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2179  */
2180 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2181                                                 unsigned long pgoff)
2182 {
2183         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2184                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2185                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2186 }
2187 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2188
2189 /*
2190  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2191  * have one.
2192  */
2193 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2194 {
2195 }
2196
2197
2198 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2199 {
2200         pte_t ***p = data;
2201
2202         if (p) {
2203                 *(*p) = pte;
2204                 (*p)++;
2205         }
2206         return 0;
2207 }
2208
2209 /**
2210  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2211  *      @size:          size of the area
2212  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2213  *
2214  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2215  *
2216  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2217  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2218  *      are created.
2219  *
2220  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2221  *      allocated for the VM area are returned.
2222  */
2223 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2224 {
2225         struct vm_struct *area;
2226
2227         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2228                                 __builtin_return_address(0));
2229         if (area == NULL)
2230                 return NULL;
2231
2232         /*
2233          * This ensures that page tables are constructed for this region
2234          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2235          */
2236         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2237                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2238                 free_vm_area(area);
2239                 return NULL;
2240         }
2241
2242         return area;
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2245
2246 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2247 {
2248         struct vm_struct *ret;
2249         ret = remove_vm_area(area->addr);
2250         BUG_ON(ret != area);
2251         kfree(area);
2252 }
2253 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2254
2255 #ifdef CONFIG_SMP
2256 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2257 {
2258         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2259 }
2260
2261 /**
2262  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2263  * @end: target address
2264  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2265  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2266  *
2267  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2268  *          %false if no vmap_area exists
2269  *
2270  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2271  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2272  */
2273 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2274                                struct vmap_area **pnext,
2275                                struct vmap_area **pprev)
2276 {
2277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2278         struct vmap_area *va = NULL;
2279
2280         while (n) {
2281                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2282                 if (end < va->va_end)
2283                         n = n->rb_left;
2284                 else if (end > va->va_end)
2285                         n = n->rb_right;
2286                 else
2287                         break;
2288         }
2289
2290         if (!va)
2291                 return false;
2292
2293         if (va->va_end > end) {
2294                 *pnext = va;
2295                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2296         } else {
2297                 *pprev = va;
2298                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2299         }
2300         return true;
2301 }
2302
2303 /**
2304  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2305  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2306  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2307  * @align: alignment
2308  *
2309  * Returns: determined end address
2310  *
2311  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2312  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2313  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2314  *
2315  * Please note that the address returned by this function may fall
2316  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2317  * that.
2318  */
2319 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2320                                        struct vmap_area **pprev,
2321                                        unsigned long align)
2322 {
2323         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2324         unsigned long addr;
2325
2326         if (*pnext)
2327                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2328         else
2329                 addr = vmalloc_end;
2330
2331         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2332                 *pnext = *pprev;
2333                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2334         }
2335
2336         return addr;
2337 }
2338
2339 /**
2340  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2341  * @offsets: array containing offset of each area
2342  * @sizes: array containing size of each area
2343  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2344  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2345  *
2346  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2347  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2348  *
2349  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2350  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2351  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2352  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2353  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2354  * areas are allocated from top.
2355  *
2356  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2357  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2358  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2359  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2360  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2361  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2362  */
2363 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2364                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2365                                      size_t align)
2366 {
2367         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2368         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2369         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2370         struct vm_struct **vms;
2371         int area, area2, last_area, term_area;
2372         unsigned long base, start, end, last_end;
2373         bool purged = false;
2374
2375         /* verify parameters and allocate data structures */
2376         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2377         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2378                 start = offsets[area];
2379                 end = start + sizes[area];
2380
2381                 /* is everything aligned properly? */
2382                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2383                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2384
2385                 /* detect the area with the highest address */
2386                 if (start > offsets[last_area])
2387                         last_area = area;
2388
2389                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2390                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2391                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2392
2393                         if (area2 == area)
2394                                 continue;
2395
2396                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2397                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2398                 }
2399         }
2400         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2401
2402         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2403                 WARN_ON(true);
2404                 return NULL;
2405         }
2406
2407         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2408         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2409         if (!vas || !vms)
2410                 goto err_free2;
2411
2412         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2413                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2414                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2415                 if (!vas[area] || !vms[area])
2416                         goto err_free;
2417         }
2418 retry:
2419         spin_lock(&vmap_area_lock);
2420
2421         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2422         area = term_area = last_area;
2423         start = offsets[area];
2424         end = start + sizes[area];
2425
2426         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2427                 base = vmalloc_end - last_end;
2428                 goto found;
2429         }
2430         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2431
2432         while (true) {
2433                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2434                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2435
2436                 /*
2437                  * base might have underflowed, add last_end before
2438                  * comparing.
2439                  */
2440                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2441                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2442                         if (!purged) {
2443                                 purge_vmap_area_lazy();
2444                                 purged = true;
2445                                 goto retry;
2446                         }
2447                         goto err_free;
2448                 }
2449
2450                 /*
2451                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2452                  * right below next and then recheck.
2453                  */
2454                 if (next && next->va_start < base + end) {
2455                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2456                         term_area = area;
2457                         continue;
2458                 }
2459
2460                 /*
2461                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2462                  * base so that it's right below new next and then
2463                  * recheck.
2464                  */
2465                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2466                         next = prev;
2467                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2468                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2469                         term_area = area;
2470                         continue;
2471                 }
2472
2473                 /*
2474                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2475                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2476                  */
2477                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2478                 if (area == term_area)
2479                         break;
2480                 start = offsets[area];
2481                 end = start + sizes[area];
2482                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2483         }
2484 found:
2485         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2486         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2487                 struct vmap_area *va = vas[area];
2488
2489                 va->va_start = base + offsets[area];
2490                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2491                 __insert_vmap_area(va);
2492         }
2493
2494         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2495
2496         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2497
2498         /* insert all vm's */
2499         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2500                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2501                                  pcpu_get_vm_areas);
2502
2503         kfree(vas);
2504         return vms;
2505
2506 err_free:
2507         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2508                 kfree(vas[area]);
2509                 kfree(vms[area]);
2510         }
2511 err_free2:
2512         kfree(vas);
2513         kfree(vms);
2514         return NULL;
2515 }
2516
2517 /**
2518  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2519  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2520  * @nr_vms: the number of allocated areas
2521  *
2522  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2523  */
2524 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2525 {
2526         int i;
2527
2528         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2529                 free_vm_area(vms[i]);
2530         kfree(vms);
2531 }
2532 #endif  /* CONFIG_SMP */
2533
2534 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2535 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2536         __acquires(&vmap_area_lock)
2537 {
2538         loff_t n = *pos;
2539         struct vmap_area *va;
2540
2541         spin_lock(&vmap_area_lock);
2542         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2543         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2544                 n--;
2545                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2546         }
2547         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2548                 return va;
2549
2550         return NULL;
2551
2552 }
2553
2554 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2555 {
2556         struct vmap_area *va = p, *next;
2557
2558         ++*pos;
2559         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2560         if (&next->list != &vmap_area_list)
2561                 return next;
2562
2563         return NULL;
2564 }
2565
2566 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2567         __releases(&vmap_area_lock)
2568 {
2569         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2570 }
2571
2572 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2573 {
2574         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2575                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2576
2577                 if (!counters)
2578                         return;
2579
2580                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_unlist() */
2581                 smp_rmb();
2582                 if (v->flags & VM_UNLIST)
2583                         return;
2584
2585                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2586
2587                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2588                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2589
2590                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2591                         if (counters[nr])
2592                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2593         }
2594 }
2595
2596 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2597 {
2598         struct vmap_area *va = p;
2599         struct vm_struct *v;
2600
2601         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2602                 return 0;
2603
2604         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2605                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2606                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2607                                         va->va_end - va->va_start);
2608                 return 0;
2609         }
2610
2611         v = va->vm;
2612
2613         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2614                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2615
2616         if (v->caller)
2617                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2618
2619         if (v->nr_pages)
2620                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2621
2622         if (v->phys_addr)
2623                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2624
2625         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2626                 seq_printf(m, " ioremap");
2627
2628         if (v->flags & VM_ALLOC)
2629                 seq_printf(m, " vmalloc");
2630
2631         if (v->flags & VM_MAP)
2632                 seq_printf(m, " vmap");
2633
2634         if (v->flags & VM_USERMAP)
2635                 seq_printf(m, " user");
2636
2637         if (v->flags & VM_VPAGES)
2638                 seq_printf(m, " vpages");
2639
2640         show_numa_info(m, v);
2641         seq_putc(m, '\n');
2642         return 0;
2643 }
2644
2645 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2646         .start = s_start,
2647         .next = s_next,
2648         .stop = s_stop,
2649         .show = s_show,
2650 };
2651
2652 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2653 {
2654         unsigned int *ptr = NULL;
2655         int ret;
2656
2657         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2658                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2659                 if (ptr == NULL)
2660                         return -ENOMEM;
2661         }
2662         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2663         if (!ret) {
2664                 struct seq_file *m = file->private_data;
2665                 m->private = ptr;
2666         } else
2667                 kfree(ptr);
2668         return ret;
2669 }
2670
2671 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2672         .open           = vmalloc_open,
2673         .read           = seq_read,
2674         .llseek         = seq_lseek,
2675         .release        = seq_release_private,
2676 };
2677
2678 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2679 {
2680         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2681         return 0;
2682 }
2683 module_init(proc_vmalloc_init);
2684
2685 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2686 {
2687         struct vmap_area *va;
2688         unsigned long free_area_size;
2689         unsigned long prev_end;
2690
2691         vmi->used = 0;
2692         vmi->largest_chunk = 0;
2693
2694         prev_end = VMALLOC_START;
2695
2696         spin_lock(&vmap_area_lock);
2697
2698         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2699                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2700                 goto out;
2701         }
2702
2703         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2704                 unsigned long addr = va->va_start;
2705
2706                 /*
2707                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2708                  */
2709                 if (addr < VMALLOC_START)
2710                         continue;
2711                 if (addr >= VMALLOC_END)
2712                         break;
2713
2714                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2715                         continue;
2716
2717                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2718
2719                 free_area_size = addr - prev_end;
2720                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2721                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2722
2723                 prev_end = va->va_end;
2724         }
2725
2726         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2727                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2728
2729 out:
2730         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2731 }
2732 #endif
2733