mm/vmalloc.c

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