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/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/proc_fs.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/debugobjects.h>
  21 #include <linux/kallsyms.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/rbtree.h>
  24 #include <linux/radix-tree.h>
  25 #include <linux/rcupdate.h>
  26
  27 #include <asm/atomic.h>
  28 #include <asm/uaccess.h>
  29 #include <asm/tlbflush.h>
  30
  31
  32 /*** Page table manipulation functions ***/
  33
  34 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  35 {
  36         pte_t *pte;
  37
  38         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  39         do {
  40                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  41                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  42         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  43 }
  44
  45 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  46 {
  47         pmd_t *pmd;
  48         unsigned long next;
  49
  50         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  51         do {
  52                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  53                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  54                         continue;
  55                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  56         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  57 }
  58
  59 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  60 {
  61         pud_t *pud;
  62         unsigned long next;
  63
  64         pud = pud_offset(pgd, addr);
  65         do {
  66                 next = pud_addr_end(addr, end);
  67                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  68                         continue;
  69                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  70         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  71 }
  72
  73 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  74 {
  75         pgd_t *pgd;
  76         unsigned long next;
  77
  78         BUG_ON(addr >= end);
  79         pgd = pgd_offset_k(addr);
  80         do {
  81                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  82                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  83                         continue;
  84                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  85         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  86 }
  87
  88 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  89                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  90 {
  91         pte_t *pte;
  92
  93         /*
  94          * nr is a running index into the array which helps higher level
  95          * callers keep track of where we're up to.
  96          */
  97
  98         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
  99         if (!pte)
 100                 return -ENOMEM;
 101         do {
 102                 struct page *page = pages[*nr];
 103
 104                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 105                         return -EBUSY;
 106                 if (WARN_ON(!page))
 107                         return -ENOMEM;
 108                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 109                 (*nr)++;
 110         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 115                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 116 {
 117         pmd_t *pmd;
 118         unsigned long next;
 119
 120         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 121         if (!pmd)
 122                 return -ENOMEM;
 123         do {
 124                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 125                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 126                         return -ENOMEM;
 127         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 128         return 0;
 129 }
 130
 131 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 132                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 133 {
 134         pud_t *pud;
 135         unsigned long next;
 136
 137         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 138         if (!pud)
 139                 return -ENOMEM;
 140         do {
 141                 next = pud_addr_end(addr, end);
 142                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 143                         return -ENOMEM;
 144         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 145         return 0;
 146 }
 147
 148 /*
 149  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 150  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 151  *
 152  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 153  */
 154 static int vmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 155                                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 156 {
 157         pgd_t *pgd;
 158         unsigned long next;
 159         int err = 0;
 160         int nr = 0;
 161
 162         BUG_ON(addr >= end);
 163         pgd = pgd_offset_k(addr);
 164         do {
 165                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 166                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 167                 if (err)
 168                         break;
 169         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 170         flush_cache_vmap(addr, end);
 171
 172         if (unlikely(err))
 173                 return err;
 174         return nr;
 175 }
 176
 177 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 178 {
 179         /*
 180          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 181          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 182          * just put it in the vmalloc space.
 183          */
 184 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 185         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 186         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 187                 return 1;
 188 #endif
 189         return is_vmalloc_addr(x);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 194  */
 195 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 196 {
 197         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 198         struct page *page = NULL;
 199         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 200
 201         /*
 202          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 203          * architectures that do not vmalloc module space
 204          */
 205         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 206
 207         if (!pgd_none(*pgd)) {
 208                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 209                 if (!pud_none(*pud)) {
 210                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 211                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 212                                 pte_t *ptep, pte;
 213
 214                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 215                                 pte = *ptep;
 216                                 if (pte_present(pte))
 217                                         page = pte_page(pte);
 218                                 pte_unmap(ptep);
 219                         }
 220                 }
 221         }
 222         return page;
 223 }
 224 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 225
 226 /*
 227  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 228  */
 229 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 230 {
 231         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 234
 235
 236 /*** Global kva allocator ***/
 237
 238 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 239 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 240 #define VM_VM_AREA      0x04
 241
 242 struct vmap_area {
 243         unsigned long va_start;
 244         unsigned long va_end;
 245         unsigned long flags;
 246         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 247         struct list_head list;          /* address sorted list */
 248         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 249         void *private;
 250         struct rcu_head rcu_head;
 251 };
 252
 253 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 254 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 255 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 256
 257 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 258 {
 259         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 260
 261         while (n) {
 262                 struct vmap_area *va;
 263
 264                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 265                 if (addr < va->va_start)
 266                         n = n->rb_left;
 267                 else if (addr > va->va_start)
 268                         n = n->rb_right;
 269                 else
 270                         return va;
 271         }
 272
 273         return NULL;
 274 }
 275
 276 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 277 {
 278         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 279         struct rb_node *parent = NULL;
 280         struct rb_node *tmp;
 281
 282         while (*p) {
 283                 struct vmap_area *tmp;
 284
 285                 parent = *p;
 286                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 287                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 288                         p = &(*p)->rb_left;
 289                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 290                         p = &(*p)->rb_right;
 291                 else
 292                         BUG();
 293         }
 294
 295         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 296         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 297
 298         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 299         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 300         if (tmp) {
 301                 struct vmap_area *prev;
 302                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 303                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 304         } else
 305                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 306 }
 307
 308 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 309
 310 /*
 311  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 312  * vstart and vend.
 313  */
 314 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 315                                 unsigned long align,
 316                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 317                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 318 {
 319         struct vmap_area *va;
 320         struct rb_node *n;
 321         unsigned long addr;
 322         int purged = 0;
 323
 324         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 325
 326         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 327                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 328         if (unlikely(!va))
 329                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 330
 331 retry:
 332         addr = ALIGN(vstart, align);
 333
 334         spin_lock(&vmap_area_lock);
 335         /* XXX: could have a last_hole cache */
 336         n = vmap_area_root.rb_node;
 337         if (n) {
 338                 struct vmap_area *first = NULL;
 339
 340                 do {
 341                         struct vmap_area *tmp;
 342                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 343                         if (tmp->va_end >= addr) {
 344                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 345                                         first = tmp;
 346                                 n = n->rb_left;
 347                         } else {
 348                                 first = tmp;
 349                                 n = n->rb_right;
 350                         }
 351                 } while (n);
 352
 353                 if (!first)
 354                         goto found;
 355
 356                 if (first->va_end < addr) {
 357                         n = rb_next(&first->rb_node);
 358                         if (n)
 359                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 360                         else
 361                                 goto found;
 362                 }
 363
 364                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 365                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 366
 367                         n = rb_next(&first->rb_node);
 368                         if (n)
 369                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 370                         else
 371                                 goto found;
 372                 }
 373         }
 374 found:
 375         if (addr + size > vend) {
 376                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 377                 if (!purged) {
 378                         purge_vmap_area_lazy();
 379                         purged = 1;
 380                         goto retry;
 381                 }
 382                 if (printk_ratelimit())
 383                         printk(KERN_WARNING "vmap allocation failed: "
 384                                  "use vmalloc=<size> to increase size.\n");
 385                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 386         }
 387
 388         BUG_ON(addr & (align-1));
 389
 390         va->va_start = addr;
 391         va->va_end = addr + size;
 392         va->flags = 0;
 393         __insert_vmap_area(va);
 394         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 395
 396         return va;
 397 }
 398
 399 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 400 {
 401         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 402
 403         kfree(va);
 404 }
 405
 406 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 407 {
 408         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 409         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 410         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 411         list_del_rcu(&va->list);
 412
 413         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 414 }
 415
 416 /*
 417  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 418  */
 419 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 420 {
 421         spin_lock(&vmap_area_lock);
 422         __free_vmap_area(va);
 423         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 424 }
 425
 426 /*
 427  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 428  */
 429 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 430 {
 431         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 432 }
 433
 434 /*
 435  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 436  * before attempting to purge with a TLB flush.
 437  *
 438  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 439  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 440  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 441  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 442  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 443  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 444  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 445  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 446  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 447  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 448  * becomes a problem on bigger systems.
 449  */
 450 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 451 {
 452         unsigned int log;
 453
 454         log = fls(num_online_cpus());
 455
 456         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 457 }
 458
 459 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 460
 461 /*
 462  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 463  *
 464  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 465  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 466  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 467  * their own TLB flushing).
 468  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 469  *              *end = max(*end, highest purged address)
 470  */
 471 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 472                                         int sync, int force_flush)
 473 {
 474         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 475         LIST_HEAD(valist);
 476         struct vmap_area *va;
 477         int nr = 0;
 478
 479         /*
 480          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 481          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 482          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 483          */
 484         if (!sync && !force_flush) {
 485                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 486                         return;
 487         } else
 488                 spin_lock(&purge_lock);
 489
 490         rcu_read_lock();
 491         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 492                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 493                         if (va->va_start < *start)
 494                                 *start = va->va_start;
 495                         if (va->va_end > *end)
 496                                 *end = va->va_end;
 497                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 498                         unmap_vmap_area(va);
 499                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 500                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 501                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 502                 }
 503         }
 504         rcu_read_unlock();
 505
 506         if (nr) {
 507                 BUG_ON(nr > atomic_read(&vmap_lazy_nr));
 508                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 509         }
 510
 511         if (nr || force_flush)
 512                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 513
 514         if (nr) {
 515                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 516                 list_for_each_entry(va, &valist, purge_list)
 517                         __free_vmap_area(va);
 518                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 519         }
 520         spin_unlock(&purge_lock);
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 525  * is already purging.
 526  */
 527 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 528 {
 529         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 530
 531         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 532 }
 533
 534 /*
 535  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 536  */
 537 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 538 {
 539         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 540
 541         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 546  * called for the correct range previously.
 547  */
 548 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 549 {
 550         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 551         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 552         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 553                 try_purge_vmap_area_lazy();
 554 }
 555
 556 /*
 557  * Free and unmap a vmap area
 558  */
 559 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 560 {
 561         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 562         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 563 }
 564
 565 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 566 {
 567         struct vmap_area *va;
 568
 569         spin_lock(&vmap_area_lock);
 570         va = __find_vmap_area(addr);
 571         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 572
 573         return va;
 574 }
 575
 576 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 577 {
 578         struct vmap_area *va;
 579
 580         va = find_vmap_area(addr);
 581         BUG_ON(!va);
 582         free_unmap_vmap_area(va);
 583 }
 584
 585
 586 /*** Per cpu kva allocator ***/
 587
 588 /*
 589  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 590  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 591  */
 592 /*
 593  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 594  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 595  * instead (we just need a rough idea)
 596  */
 597 #if BITS_PER_LONG == 32
 598 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 599 #else
 600 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 601 #endif
 602
 603 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 604 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 605 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 606 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 607 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 608 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 609 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 610                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 611                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 612
 613 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 614
 615 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 616
 617 struct vmap_block_queue {
 618         spinlock_t lock;
 619         struct list_head free;
 620         struct list_head dirty;
 621         unsigned int nr_dirty;
 622 };
 623
 624 struct vmap_block {
 625         spinlock_t lock;
 626         struct vmap_area *va;
 627         struct vmap_block_queue *vbq;
 628         unsigned long free, dirty;
 629         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 630         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 631         union {
 632                 struct {
 633                         struct list_head free_list;
 634                         struct list_head dirty_list;
 635                 };
 636                 struct rcu_head rcu_head;
 637         };
 638 };
 639
 640 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 641 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 642
 643 /*
 644  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 645  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 646  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 647  */
 648 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 649 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 650
 651 /*
 652  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 653  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 654  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 655  * big problem.
 656  */
 657
 658 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 659 {
 660         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 661         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 662         return addr;
 663 }
 664
 665 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 666 {
 667         struct vmap_block_queue *vbq;
 668         struct vmap_block *vb;
 669         struct vmap_area *va;
 670         unsigned long vb_idx;
 671         int node, err;
 672
 673         node = numa_node_id();
 674
 675         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 676                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 677         if (unlikely(!vb))
 678                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 679
 680         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 681                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 682                                         node, gfp_mask);
 683         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 684                 kfree(vb);
 685                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 686         }
 687
 688         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 689         if (unlikely(err)) {
 690                 kfree(vb);
 691                 free_vmap_area(va);
 692                 return ERR_PTR(err);
 693         }
 694
 695         spin_lock_init(&vb->lock);
 696         vb->va = va;
 697         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 698         vb->dirty = 0;
 699         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 700         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 701         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 702         INIT_LIST_HEAD(&vb->dirty_list);
 703
 704         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 705         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 706         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 707         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 708         BUG_ON(err);
 709         radix_tree_preload_end();
 710
 711         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 712         vb->vbq = vbq;
 713         spin_lock(&vbq->lock);
 714         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 715         spin_unlock(&vbq->lock);
 716         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 717
 718         return vb;
 719 }
 720
 721 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 722 {
 723         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 724
 725         kfree(vb);
 726 }
 727
 728 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 729 {
 730         struct vmap_block *tmp;
 731         unsigned long vb_idx;
 732
 733         spin_lock(&vb->vbq->lock);
 734         if (!list_empty(&vb->free_list))
 735                 list_del(&vb->free_list);
 736         if (!list_empty(&vb->dirty_list))
 737                 list_del(&vb->dirty_list);
 738         spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 739
 740         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 741         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 742         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 743         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 744         BUG_ON(tmp != vb);
 745
 746         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 747         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 748 }
 749
 750 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 751 {
 752         struct vmap_block_queue *vbq;
 753         struct vmap_block *vb;
 754         unsigned long addr = 0;
 755         unsigned int order;
 756
 757         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 758         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 759         order = get_order(size);
 760
 761 again:
 762         rcu_read_lock();
 763         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 764         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 765                 int i;
 766
 767                 spin_lock(&vb->lock);
 768                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 769                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 770
 771                 if (i >= 0) {
 772                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 773                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 774                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 775                         vb->free -= 1UL << order;
 776                         if (vb->free == 0) {
 777                                 spin_lock(&vbq->lock);
 778                                 list_del_init(&vb->free_list);
 779                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 780                         }
 781                         spin_unlock(&vb->lock);
 782                         break;
 783                 }
 784                 spin_unlock(&vb->lock);
 785         }
 786         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 787         rcu_read_unlock();
 788
 789         if (!addr) {
 790                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 791                 if (IS_ERR(vb))
 792                         return vb;
 793                 goto again;
 794         }
 795
 796         return (void *)addr;
 797 }
 798
 799 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 800 {
 801         unsigned long offset;
 802         unsigned long vb_idx;
 803         unsigned int order;
 804         struct vmap_block *vb;
 805
 806         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 807         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 808
 809         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 810
 811         order = get_order(size);
 812
 813         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 814
 815         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 816         rcu_read_lock();
 817         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 818         rcu_read_unlock();
 819         BUG_ON(!vb);
 820
 821         spin_lock(&vb->lock);
 822         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 823         if (!vb->dirty) {
 824                 spin_lock(&vb->vbq->lock);
 825                 list_add(&vb->dirty_list, &vb->vbq->dirty);
 826                 spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 827         }
 828         vb->dirty += 1UL << order;
 829         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 830                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 831                 spin_unlock(&vb->lock);
 832                 free_vmap_block(vb);
 833         } else
 834                 spin_unlock(&vb->lock);
 835 }
 836
 837 /**
 838  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 839  *
 840  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 841  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 842  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 843  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 844  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 845  *
 846  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 847  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 848  * from the vmap layer.
 849  */
 850 void vm_unmap_aliases(void)
 851 {
 852         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 853         int cpu;
 854         int flush = 0;
 855
 856         if (unlikely(!vmap_initialized))
 857                 return;
 858
 859         for_each_possible_cpu(cpu) {
 860                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 861                 struct vmap_block *vb;
 862
 863                 rcu_read_lock();
 864                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 865                         int i;
 866
 867                         spin_lock(&vb->lock);
 868                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 869                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 870                                 unsigned long s, e;
 871                                 int j;
 872                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 873                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 874
 875                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 876                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 877                                 vunmap_page_range(s, e);
 878                                 flush = 1;
 879
 880                                 if (s < start)
 881                                         start = s;
 882                                 if (e > end)
 883                                         end = e;
 884
 885                                 i = j;
 886                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 887                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 888                         }
 889                         spin_unlock(&vb->lock);
 890                 }
 891                 rcu_read_unlock();
 892         }
 893
 894         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 895 }
 896 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 897
 898 /**
 899  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 900  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 901  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 902  */
 903 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 904 {
 905         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 906         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 907
 908         BUG_ON(!addr);
 909         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 910         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 911         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 912
 913         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 914
 915         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 916                 vb_free(mem, size);
 917         else
 918                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 919 }
 920 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 921
 922 /**
 923  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 924  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 925  * @count: number of pages
 926  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 927  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 928  *
 929  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 930  */
 931 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 932 {
 933         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 934         unsigned long addr;
 935         void *mem;
 936
 937         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 938                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 939                 if (IS_ERR(mem))
 940                         return NULL;
 941                 addr = (unsigned long)mem;
 942         } else {
 943                 struct vmap_area *va;
 944                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 945                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 946                 if (IS_ERR(va))
 947                         return NULL;
 948
 949                 addr = va->va_start;
 950                 mem = (void *)addr;
 951         }
 952         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 953                 vm_unmap_ram(mem, count);
 954                 return NULL;
 955         }
 956         return mem;
 957 }
 958 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 959
 960 void __init vmalloc_init(void)
 961 {
 962         int i;
 963
 964         for_each_possible_cpu(i) {
 965                 struct vmap_block_queue *vbq;
 966
 967                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
 968                 spin_lock_init(&vbq->lock);
 969                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
 970                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
 971                 vbq->nr_dirty = 0;
 972         }
 973
 974         vmap_initialized = true;
 975 }
 976
 977 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
 978 {
 979         unsigned long end = addr + size;
 980         vunmap_page_range(addr, end);
 981         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 982 }
 983
 984 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
 985 {
 986         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
 987         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
 988         int err;
 989
 990         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
 991         if (err > 0) {
 992                 *pages += err;
 993                 err = 0;
 994         }
 995
 996         return err;
 997 }
 998 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
 999
1000 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1001 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1002 struct vm_struct *vmlist;
1003
1004 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1005                 unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end,
1006                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1007 {
1008         static struct vmap_area *va;
1009         struct vm_struct *area;
1010         struct vm_struct *tmp, **p;
1011         unsigned long align = 1;
1012
1013         BUG_ON(in_interrupt());
1014         if (flags & VM_IOREMAP) {
1015                 int bit = fls(size);
1016
1017                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1018                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1019                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1020                         bit = PAGE_SHIFT;
1021
1022                 align = 1ul << bit;
1023         }
1024
1025         size = PAGE_ALIGN(size);
1026         if (unlikely(!size))
1027                 return NULL;
1028
1029         area = kmalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1030         if (unlikely(!area))
1031                 return NULL;
1032
1033         /*
1034          * We always allocate a guard page.
1035          */
1036         size += PAGE_SIZE;
1037
1038         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1039         if (IS_ERR(va)) {
1040                 kfree(area);
1041                 return NULL;
1042         }
1043
1044         area->flags = flags;
1045         area->addr = (void *)va->va_start;
1046         area->size = size;
1047         area->pages = NULL;
1048         area->nr_pages = 0;
1049         area->phys_addr = 0;
1050         area->caller = caller;
1051         va->private = area;
1052         va->flags |= VM_VM_AREA;
1053
1054         write_lock(&vmlist_lock);
1055         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1056                 if (tmp->addr >= area->addr)
1057                         break;
1058         }
1059         area->next = *p;
1060         *p = area;
1061         write_unlock(&vmlist_lock);
1062
1063         return area;
1064 }
1065
1066 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1067                                 unsigned long start, unsigned long end)
1068 {
1069         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1070                                                 __builtin_return_address(0));
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1073
1074 /**
1075  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1076  *      @size:          size of the area
1077  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1078  *
1079  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1080  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1081  *      on success or %NULL on failure.
1082  */
1083 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1084 {
1085         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1086                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1087 }
1088
1089 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1090                                 void *caller)
1091 {
1092         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1093                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1094 }
1095
1096 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1097                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1098 {
1099         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END, node,
1100                                   gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1101 }
1102
1103 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1104 {
1105         struct vmap_area *va;
1106
1107         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1108         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1109                 return va->private;
1110
1111         return NULL;
1112 }
1113
1114 /**
1115  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1116  *      @addr:          base address
1117  *
1118  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1119  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1120  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1121  */
1122 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1123 {
1124         struct vmap_area *va;
1125
1126         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1127         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1128                 struct vm_struct *vm = va->private;
1129                 struct vm_struct *tmp, **p;
1130                 free_unmap_vmap_area(va);
1131                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1132
1133                 write_lock(&vmlist_lock);
1134                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1135                         ;
1136                 *p = tmp->next;
1137                 write_unlock(&vmlist_lock);
1138
1139                 return vm;
1140         }
1141         return NULL;
1142 }
1143
1144 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1145 {
1146         struct vm_struct *area;
1147
1148         if (!addr)
1149                 return;
1150
1151         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1152                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1153                 return;
1154         }
1155
1156         area = remove_vm_area(addr);
1157         if (unlikely(!area)) {
1158                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1159                                 addr);
1160                 return;
1161         }
1162
1163         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1164         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1165
1166         if (deallocate_pages) {
1167                 int i;
1168
1169                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1170                         struct page *page = area->pages[i];
1171
1172                         BUG_ON(!page);
1173                         __free_page(page);
1174                 }
1175
1176                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1177                         vfree(area->pages);
1178                 else
1179                         kfree(area->pages);
1180         }
1181
1182         kfree(area);
1183         return;
1184 }
1185
1186 /**
1187  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1188  *      @addr:          memory base address
1189  *
1190  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1191  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1192  *      NULL, no operation is performed.
1193  *
1194  *      Must not be called in interrupt context.
1195  */
1196 void vfree(const void *addr)
1197 {
1198         BUG_ON(in_interrupt());
1199         __vunmap(addr, 1);
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1202
1203 /**
1204  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1205  *      @addr:          memory base address
1206  *
1207  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1208  *      which was created from the page array passed to vmap().
1209  *
1210  *      Must not be called in interrupt context.
1211  */
1212 void vunmap(const void *addr)
1213 {
1214         BUG_ON(in_interrupt());
1215         __vunmap(addr, 0);
1216 }
1217 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1218
1219 /**
1220  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1221  *      @pages:         array of page pointers
1222  *      @count:         number of pages to map
1223  *      @flags:         vm_area->flags
1224  *      @prot:          page protection for the mapping
1225  *
1226  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1227  *      space.
1228  */
1229 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1230                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1231 {
1232         struct vm_struct *area;
1233
1234         if (count > num_physpages)
1235                 return NULL;
1236
1237         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1238                                         __builtin_return_address(0));
1239         if (!area)
1240                 return NULL;
1241
1242         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1243                 vunmap(area->addr);
1244                 return NULL;
1245         }
1246
1247         return area->addr;
1248 }
1249 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1250
1251 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1252                             int node, void *caller);
1253 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1254                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1255 {
1256         struct page **pages;
1257         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1258
1259         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1260         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1261
1262         area->nr_pages = nr_pages;
1263         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1264         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1265                 pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1266                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1267                 area->flags |= VM_VPAGES;
1268         } else {
1269                 pages = kmalloc_node(array_size,
1270                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1271                                 node);
1272         }
1273         area->pages = pages;
1274         area->caller = caller;
1275         if (!area->pages) {
1276                 remove_vm_area(area->addr);
1277                 kfree(area);
1278                 return NULL;
1279         }
1280
1281         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1282                 struct page *page;
1283
1284                 if (node < 0)
1285                         page = alloc_page(gfp_mask);
1286                 else
1287                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1288
1289                 if (unlikely(!page)) {
1290                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1291                         area->nr_pages = i;
1292                         goto fail;
1293                 }
1294                 area->pages[i] = page;
1295         }
1296
1297         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1298                 goto fail;
1299         return area->addr;
1300
1301 fail:
1302         vfree(area->addr);
1303         return NULL;
1304 }
1305
1306 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1307 {
1308         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1309                                         __builtin_return_address(0));
1310 }
1311
1312 /**
1313  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1314  *      @size:          allocation size
1315  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1316  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1317  *      @node:          node to use for allocation or -1
1318  *      @caller:        caller's return address
1319  *
1320  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1321  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1322  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1323  */
1324 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1325                                                 int node, void *caller)
1326 {
1327         struct vm_struct *area;
1328
1329         size = PAGE_ALIGN(size);
1330         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > num_physpages)
1331                 return NULL;
1332
1333         area = __get_vm_area_node(size, VM_ALLOC, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1334                                                 node, gfp_mask, caller);
1335
1336         if (!area)
1337                 return NULL;
1338
1339         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1340 }
1341
1342 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1343 {
1344         return __vmalloc_node(size, gfp_mask, prot, -1,
1345                                 __builtin_return_address(0));
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1348
1349 /**
1350  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1351  *      @size:          allocation size
1352  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1353  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1354  *
1355  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1356  *      use __vmalloc() instead.
1357  */
1358 void *vmalloc(unsigned long size)
1359 {
1360         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1361                                         -1, __builtin_return_address(0));
1362 }
1363 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1364
1365 /**
1366  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1367  * @size: allocation size
1368  *
1369  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1370  * without leaking data.
1371  */
1372 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1373 {
1374         struct vm_struct *area;
1375         void *ret;
1376
1377         ret = __vmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL);
1378         if (ret) {
1379                 area = find_vm_area(ret);
1380                 area->flags |= VM_USERMAP;
1381         }
1382         return ret;
1383 }
1384 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1385
1386 /**
1387  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1388  *      @size:          allocation size
1389  *      @node:          numa node
1390  *
1391  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1392  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1393  *
1394  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1395  *      use __vmalloc() instead.
1396  */
1397 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1398 {
1399         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1400                                         node, __builtin_return_address(0));
1401 }
1402 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1403
1404 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1405 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1406 #endif
1407
1408 /**
1409  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1410  *      @size:          allocation size
1411  *
1412  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1413  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1414  *      executable kernel virtual space.
1415  *
1416  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1417  *      use __vmalloc() instead.
1418  */
1419
1420 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1421 {
1422         return __vmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC);
1423 }
1424
1425 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1426 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1427 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1428 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1429 #else
1430 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1431 #endif
1432
1433 /**
1434  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1435  *      @size:          allocation size
1436  *
1437  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1438  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1439  */
1440 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1441 {
1442         return __vmalloc(size, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL);
1443 }
1444 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1445
1446 /**
1447  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1448  *      @size:          allocation size
1449  *
1450  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1451  * mapped to userspace without leaking data.
1452  */
1453 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1454 {
1455         struct vm_struct *area;
1456         void *ret;
1457
1458         ret = __vmalloc(size, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL);
1459         if (ret) {
1460                 area = find_vm_area(ret);
1461                 area->flags |= VM_USERMAP;
1462         }
1463         return ret;
1464 }
1465 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1466
1467 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1468 {
1469         struct vm_struct *tmp;
1470         char *vaddr, *buf_start = buf;
1471         unsigned long n;
1472
1473         /* Don't allow overflow */
1474         if ((unsigned long) addr + count < count)
1475                 count = -(unsigned long) addr;
1476
1477         read_lock(&vmlist_lock);
1478         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1479                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1480                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1481                         continue;
1482                 while (addr < vaddr) {
1483                         if (count == 0)
1484                                 goto finished;
1485                         *buf = '\0';
1486                         buf++;
1487                         addr++;
1488                         count--;
1489                 }
1490                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1491                 do {
1492                         if (count == 0)
1493                                 goto finished;
1494                         *buf = *addr;
1495                         buf++;
1496                         addr++;
1497                         count--;
1498                 } while (--n > 0);
1499         }
1500 finished:
1501         read_unlock(&vmlist_lock);
1502         return buf - buf_start;
1503 }
1504
1505 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1506 {
1507         struct vm_struct *tmp;
1508         char *vaddr, *buf_start = buf;
1509         unsigned long n;
1510
1511         /* Don't allow overflow */
1512         if ((unsigned long) addr + count < count)
1513                 count = -(unsigned long) addr;
1514
1515         read_lock(&vmlist_lock);
1516         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1517                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1518                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1519                         continue;
1520                 while (addr < vaddr) {
1521                         if (count == 0)
1522                                 goto finished;
1523                         buf++;
1524                         addr++;
1525                         count--;
1526                 }
1527                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1528                 do {
1529                         if (count == 0)
1530                                 goto finished;
1531                         *addr = *buf;
1532                         buf++;
1533                         addr++;
1534                         count--;
1535                 } while (--n > 0);
1536         }
1537 finished:
1538         read_unlock(&vmlist_lock);
1539         return buf - buf_start;
1540 }
1541
1542 /**
1543  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1544  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1545  *      @addr:          vmalloc memory
1546  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1547  *
1548  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1549  *
1550  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1551  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1552  *      that criteria isn't met.
1553  *
1554  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1555  */
1556 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1557                                                 unsigned long pgoff)
1558 {
1559         struct vm_struct *area;
1560         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1561         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1562
1563         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1564                 return -EINVAL;
1565
1566         area = find_vm_area(addr);
1567         if (!area)
1568                 return -EINVAL;
1569
1570         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1571                 return -EINVAL;
1572
1573         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1574                 return -EINVAL;
1575
1576         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1577         do {
1578                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1579                 int ret;
1580
1581                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1582                 if (ret)
1583                         return ret;
1584
1585                 uaddr += PAGE_SIZE;
1586                 addr += PAGE_SIZE;
1587                 usize -= PAGE_SIZE;
1588         } while (usize > 0);
1589
1590         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1591         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1592
1593         return 0;
1594 }
1595 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1596
1597 /*
1598  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1599  * have one.
1600  */
1601 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1602 {
1603 }
1604
1605
1606 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1607 {
1608         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1609         return 0;
1610 }
1611
1612 /**
1613  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1614  *      @size:          size of the area
1615  *
1616  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1617  *
1618  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1619  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1620  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1621  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1622  *      processes.
1623  */
1624 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1625 {
1626         struct vm_struct *area;
1627
1628         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1629                                 __builtin_return_address(0));
1630         if (area == NULL)
1631                 return NULL;
1632
1633         /*
1634          * This ensures that page tables are constructed for this region
1635          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1636          */
1637         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1638                                 area->size, f, NULL)) {
1639                 free_vm_area(area);
1640                 return NULL;
1641         }
1642
1643         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1644            mappings */
1645         vmalloc_sync_all();
1646
1647         return area;
1648 }
1649 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1650
1651 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1652 {
1653         struct vm_struct *ret;
1654         ret = remove_vm_area(area->addr);
1655         BUG_ON(ret != area);
1656         kfree(area);
1657 }
1658 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1659
1660
1661 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1662 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1663 {
1664         loff_t n = *pos;
1665         struct vm_struct *v;
1666
1667         read_lock(&vmlist_lock);
1668         v = vmlist;
1669         while (n > 0 && v) {
1670                 n--;
1671                 v = v->next;
1672         }
1673         if (!n)
1674                 return v;
1675
1676         return NULL;
1677
1678 }
1679
1680 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1681 {
1682         struct vm_struct *v = p;
1683
1684         ++*pos;
1685         return v->next;
1686 }
1687
1688 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
1689 {
1690         read_unlock(&vmlist_lock);
1691 }
1692
1693 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
1694 {
1695         if (NUMA_BUILD) {
1696                 unsigned int nr, *counters = m->private;
1697
1698                 if (!counters)
1699                         return;
1700
1701                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
1702
1703                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
1704                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
1705
1706                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
1707                         if (counters[nr])
1708                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
1709         }
1710 }
1711
1712 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
1713 {
1714         struct vm_struct *v = p;
1715
1716         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
1717                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
1718
1719         if (v->caller) {
1720                 char buff[2 * KSYM_NAME_LEN];
1721
1722                 seq_putc(m, ' ');
1723                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
1724                 seq_puts(m, buff);
1725         }
1726
1727         if (v->nr_pages)
1728                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
1729
1730         if (v->phys_addr)
1731                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
1732
1733         if (v->flags & VM_IOREMAP)
1734                 seq_printf(m, " ioremap");
1735
1736         if (v->flags & VM_ALLOC)
1737                 seq_printf(m, " vmalloc");
1738
1739         if (v->flags & VM_MAP)
1740                 seq_printf(m, " vmap");
1741
1742         if (v->flags & VM_USERMAP)
1743                 seq_printf(m, " user");
1744
1745         if (v->flags & VM_VPAGES)
1746                 seq_printf(m, " vpages");
1747
1748         show_numa_info(m, v);
1749         seq_putc(m, '\n');
1750         return 0;
1751 }
1752
1753 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
1754         .start = s_start,
1755         .next = s_next,
1756         .stop = s_stop,
1757         .show = s_show,
1758 };
1759
1760 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1761 {
1762         unsigned int *ptr = NULL;
1763         int ret;
1764
1765         if (NUMA_BUILD)
1766                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
1767         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
1768         if (!ret) {
1769                 struct seq_file *m = file->private_data;
1770                 m->private = ptr;
1771         } else
1772                 kfree(ptr);
1773         return ret;
1774 }
1775
1776 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
1777         .open           = vmalloc_open,
1778         .read           = seq_read,
1779         .llseek         = seq_lseek,
1780         .release        = seq_release_private,
1781 };
1782
1783 static int __init proc_vmalloc_init(void)
1784 {
1785         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
1786         return 0;
1787 }
1788 module_init(proc_vmalloc_init);
1789 #endif
1790