Merge tag 'cris-for-3.14' of git://jni.nu/cris
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the physical pfn it maps to.
224  */
225 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         unsigned long pfn = 0;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         pfn = pte_pfn(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return pfn;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the struct page.
258  */
259 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return pfn_to_page(vmalloc_to_pfn(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362         /*
363          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
364          * to avoid false negatives.
365          */
366         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
367
368 retry:
369         spin_lock(&vmap_area_lock);
370         /*
371          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
372          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
373          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
374          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
375          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
376          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
377          * without updating cached_hole_size or cached_align.
378          */
379         if (!free_vmap_cache ||
380                         size < cached_hole_size ||
381                         vstart < cached_vstart ||
382                         align < cached_align) {
383 nocache:
384                 cached_hole_size = 0;
385                 free_vmap_cache = NULL;
386         }
387         /* record if we encounter less permissive parameters */
388         cached_vstart = vstart;
389         cached_align = align;
390
391         /* find starting point for our search */
392         if (free_vmap_cache) {
393                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
394                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
395                 if (addr < vstart)
396                         goto nocache;
397                 if (addr + size < addr)
398                         goto overflow;
399
400         } else {
401                 addr = ALIGN(vstart, align);
402                 if (addr + size < addr)
403                         goto overflow;
404
405                 n = vmap_area_root.rb_node;
406                 first = NULL;
407
408                 while (n) {
409                         struct vmap_area *tmp;
410                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
411                         if (tmp->va_end >= addr) {
412                                 first = tmp;
413                                 if (tmp->va_start <= addr)
414                                         break;
415                                 n = n->rb_left;
416                         } else
417                                 n = n->rb_right;
418                 }
419
420                 if (!first)
421                         goto found;
422         }
423
424         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
425         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
426                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
427                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
428                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
429                 if (addr + size < addr)
430                         goto overflow;
431
432                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
433                         goto found;
434
435                 first = list_entry(first->list.next,
436                                 struct vmap_area, list);
437         }
438
439 found:
440         if (addr + size > vend)
441                 goto overflow;
442
443         va->va_start = addr;
444         va->va_end = addr + size;
445         va->flags = 0;
446         __insert_vmap_area(va);
447         free_vmap_cache = &va->rb_node;
448         spin_unlock(&vmap_area_lock);
449
450         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
451         BUG_ON(va->va_start < vstart);
452         BUG_ON(va->va_end > vend);
453
454         return va;
455
456 overflow:
457         spin_unlock(&vmap_area_lock);
458         if (!purged) {
459                 purge_vmap_area_lazy();
460                 purged = 1;
461                 goto retry;
462         }
463         if (printk_ratelimit())
464                 printk(KERN_WARNING
465                         "vmap allocation for size %lu failed: "
466                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
467         kfree(va);
468         return ERR_PTR(-EBUSY);
469 }
470
471 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
472 {
473         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
474
475         if (free_vmap_cache) {
476                 if (va->va_end < cached_vstart) {
477                         free_vmap_cache = NULL;
478                 } else {
479                         struct vmap_area *cache;
480                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
481                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
482                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
483                                 /*
484                                  * We don't try to update cached_hole_size or
485                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
486                                  */
487                         }
488                 }
489         }
490         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
491         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
492         list_del_rcu(&va->list);
493
494         /*
495          * Track the highest possible candidate for pcpu area
496          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
497          * here too, consider only end addresses which fall inside
498          * vmalloc area proper.
499          */
500         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
501                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
502
503         kfree_rcu(va, rcu_head);
504 }
505
506 /*
507  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
508  */
509 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
510 {
511         spin_lock(&vmap_area_lock);
512         __free_vmap_area(va);
513         spin_unlock(&vmap_area_lock);
514 }
515
516 /*
517  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
518  */
519 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
520 {
521         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
522 }
523
524 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
525 {
526         /*
527          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
528          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
529          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
530          * space after a page has been freed.
531          *
532          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
533          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
534          *
535          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
536          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
537          * faster).
538          */
539 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
540         vunmap_page_range(start, end);
541         flush_tlb_kernel_range(start, end);
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
547  * before attempting to purge with a TLB flush.
548  *
549  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
550  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
551  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
552  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
553  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
554  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
555  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
556  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
557  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
558  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
559  * becomes a problem on bigger systems.
560  */
561 static unsigned long lazy_max_pages(void)
562 {
563         unsigned int log;
564
565         log = fls(num_online_cpus());
566
567         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
568 }
569
570 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
571
572 /* for per-CPU blocks */
573 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
574
575 /*
576  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
577  * immediately freed.
578  */
579 void set_iounmap_nonlazy(void)
580 {
581         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
582 }
583
584 /*
585  * Purges all lazily-freed vmap areas.
586  *
587  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
588  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
589  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
590  * their own TLB flushing).
591  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
592  *              *end = max(*end, highest purged address)
593  */
594 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
595                                         int sync, int force_flush)
596 {
597         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
598         LIST_HEAD(valist);
599         struct vmap_area *va;
600         struct vmap_area *n_va;
601         int nr = 0;
602
603         /*
604          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
605          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
606          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
607          */
608         if (!sync && !force_flush) {
609                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
610                         return;
611         } else
612                 spin_lock(&purge_lock);
613
614         if (sync)
615                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
616
617         rcu_read_lock();
618         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
619                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
620                         if (va->va_start < *start)
621                                 *start = va->va_start;
622                         if (va->va_end > *end)
623                                 *end = va->va_end;
624                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
625                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
626                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
627                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
628                 }
629         }
630         rcu_read_unlock();
631
632         if (nr)
633                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
634
635         if (nr || force_flush)
636                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
637
638         if (nr) {
639                 spin_lock(&vmap_area_lock);
640                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
641                         __free_vmap_area(va);
642                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
643         }
644         spin_unlock(&purge_lock);
645 }
646
647 /*
648  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
649  * is already purging.
650  */
651 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
652 {
653         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
654
655         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
656 }
657
658 /*
659  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
660  */
661 static void purge_vmap_area_lazy(void)
662 {
663         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
664
665         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
666 }
667
668 /*
669  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
670  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
671  * previously.
672  */
673 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
674 {
675         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
676         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
677         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
678                 try_purge_vmap_area_lazy();
679 }
680
681 /*
682  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
683  * called for the correct range previously.
684  */
685 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
686 {
687         unmap_vmap_area(va);
688         free_vmap_area_noflush(va);
689 }
690
691 /*
692  * Free and unmap a vmap area
693  */
694 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
695 {
696         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
697         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
698 }
699
700 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
701 {
702         struct vmap_area *va;
703
704         spin_lock(&vmap_area_lock);
705         va = __find_vmap_area(addr);
706         spin_unlock(&vmap_area_lock);
707
708         return va;
709 }
710
711 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
712 {
713         struct vmap_area *va;
714
715         va = find_vmap_area(addr);
716         BUG_ON(!va);
717         free_unmap_vmap_area(va);
718 }
719
720
721 /*** Per cpu kva allocator ***/
722
723 /*
724  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
725  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
726  */
727 /*
728  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
729  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
730  * instead (we just need a rough idea)
731  */
732 #if BITS_PER_LONG == 32
733 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
734 #else
735 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
736 #endif
737
738 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
739 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
740 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
741 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
742 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
743 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
744 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
745                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
746                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
747                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
748
749 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
750
751 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
752
753 struct vmap_block_queue {
754         spinlock_t lock;
755         struct list_head free;
756 };
757
758 struct vmap_block {
759         spinlock_t lock;
760         struct vmap_area *va;
761         unsigned long free, dirty;
762         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
763         struct list_head free_list;
764         struct rcu_head rcu_head;
765         struct list_head purge;
766 };
767
768 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
769 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
770
771 /*
772  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
773  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
774  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
775  */
776 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
777 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
778
779 /*
780  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
781  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
782  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
783  * big problem.
784  */
785
786 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
787 {
788         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
789         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
790         return addr;
791 }
792
793 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
794 {
795         struct vmap_block_queue *vbq;
796         struct vmap_block *vb;
797         struct vmap_area *va;
798         unsigned long vb_idx;
799         int node, err;
800
801         node = numa_node_id();
802
803         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
804                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
805         if (unlikely(!vb))
806                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
807
808         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
809                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
810                                         node, gfp_mask);
811         if (IS_ERR(va)) {
812                 kfree(vb);
813                 return ERR_CAST(va);
814         }
815
816         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
817         if (unlikely(err)) {
818                 kfree(vb);
819                 free_vmap_area(va);
820                 return ERR_PTR(err);
821         }
822
823         spin_lock_init(&vb->lock);
824         vb->va = va;
825         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
826         vb->dirty = 0;
827         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
828         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
829
830         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
831         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
832         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
833         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
834         BUG_ON(err);
835         radix_tree_preload_end();
836
837         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
838         spin_lock(&vbq->lock);
839         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
840         spin_unlock(&vbq->lock);
841         put_cpu_var(vmap_block_queue);
842
843         return vb;
844 }
845
846 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
847 {
848         struct vmap_block *tmp;
849         unsigned long vb_idx;
850
851         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
852         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
853         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
854         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
855         BUG_ON(tmp != vb);
856
857         free_vmap_area_noflush(vb->va);
858         kfree_rcu(vb, rcu_head);
859 }
860
861 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
862 {
863         LIST_HEAD(purge);
864         struct vmap_block *vb;
865         struct vmap_block *n_vb;
866         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
867
868         rcu_read_lock();
869         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
870
871                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
872                         continue;
873
874                 spin_lock(&vb->lock);
875                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
876                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
877                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
878                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
879                         spin_lock(&vbq->lock);
880                         list_del_rcu(&vb->free_list);
881                         spin_unlock(&vbq->lock);
882                         spin_unlock(&vb->lock);
883                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
884                 } else
885                         spin_unlock(&vb->lock);
886         }
887         rcu_read_unlock();
888
889         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
890                 list_del(&vb->purge);
891                 free_vmap_block(vb);
892         }
893 }
894
895 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
896 {
897         int cpu;
898
899         for_each_possible_cpu(cpu)
900                 purge_fragmented_blocks(cpu);
901 }
902
903 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
904 {
905         struct vmap_block_queue *vbq;
906         struct vmap_block *vb;
907         unsigned long addr = 0;
908         unsigned int order;
909
910         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
911         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
912         if (WARN_ON(size == 0)) {
913                 /*
914                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
915                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
916                  * early.
917                  */
918                 return NULL;
919         }
920         order = get_order(size);
921
922 again:
923         rcu_read_lock();
924         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
925         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
926                 int i;
927
928                 spin_lock(&vb->lock);
929                 if (vb->free < 1UL << order)
930                         goto next;
931
932                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
933                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
934                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
935                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
936                 vb->free -= 1UL << order;
937                 if (vb->free == 0) {
938                         spin_lock(&vbq->lock);
939                         list_del_rcu(&vb->free_list);
940                         spin_unlock(&vbq->lock);
941                 }
942                 spin_unlock(&vb->lock);
943                 break;
944 next:
945                 spin_unlock(&vb->lock);
946         }
947
948         put_cpu_var(vmap_block_queue);
949         rcu_read_unlock();
950
951         if (!addr) {
952                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
953                 if (IS_ERR(vb))
954                         return vb;
955                 goto again;
956         }
957
958         return (void *)addr;
959 }
960
961 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
962 {
963         unsigned long offset;
964         unsigned long vb_idx;
965         unsigned int order;
966         struct vmap_block *vb;
967
968         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
969         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
970
971         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
972
973         order = get_order(size);
974
975         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
976
977         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
978         rcu_read_lock();
979         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
980         rcu_read_unlock();
981         BUG_ON(!vb);
982
983         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
984
985         spin_lock(&vb->lock);
986         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
987
988         vb->dirty += 1UL << order;
989         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
990                 BUG_ON(vb->free);
991                 spin_unlock(&vb->lock);
992                 free_vmap_block(vb);
993         } else
994                 spin_unlock(&vb->lock);
995 }
996
997 /**
998  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
999  *
1000  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1001  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1002  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1003  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1004  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1005  *
1006  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1007  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1008  * from the vmap layer.
1009  */
1010 void vm_unmap_aliases(void)
1011 {
1012         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1013         int cpu;
1014         int flush = 0;
1015
1016         if (unlikely(!vmap_initialized))
1017                 return;
1018
1019         for_each_possible_cpu(cpu) {
1020                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1021                 struct vmap_block *vb;
1022
1023                 rcu_read_lock();
1024                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1025                         int i, j;
1026
1027                         spin_lock(&vb->lock);
1028                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1029                         if (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1030                                 unsigned long s, e;
1031
1032                                 j = find_last_bit(vb->dirty_map,
1033                                                         VMAP_BBMAP_BITS);
1034                                 j = j + 1; /* need exclusive index */
1035
1036                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1037                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1038                                 flush = 1;
1039
1040                                 if (s < start)
1041                                         start = s;
1042                                 if (e > end)
1043                                         end = e;
1044                         }
1045                         spin_unlock(&vb->lock);
1046                 }
1047                 rcu_read_unlock();
1048         }
1049
1050         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1051 }
1052 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1053
1054 /**
1055  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1056  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1057  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1058  */
1059 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1060 {
1061         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1062         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1063
1064         BUG_ON(!addr);
1065         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1066         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1067         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1068
1069         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1070         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1071
1072         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1073                 vb_free(mem, size);
1074         else
1075                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1076 }
1077 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1078
1079 /**
1080  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1081  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1082  * @count: number of pages
1083  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1084  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1085  *
1086  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1087  */
1088 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1089 {
1090         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1091         unsigned long addr;
1092         void *mem;
1093
1094         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1095                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1096                 if (IS_ERR(mem))
1097                         return NULL;
1098                 addr = (unsigned long)mem;
1099         } else {
1100                 struct vmap_area *va;
1101                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1102                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1103                 if (IS_ERR(va))
1104                         return NULL;
1105
1106                 addr = va->va_start;
1107                 mem = (void *)addr;
1108         }
1109         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1110                 vm_unmap_ram(mem, count);
1111                 return NULL;
1112         }
1113         return mem;
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1116
1117 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1118 /**
1119  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1120  * @vm: vm_struct to add
1121  *
1122  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1123  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1124  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1125  *
1126  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1127  */
1128 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1129 {
1130         struct vm_struct *tmp, **p;
1131
1132         BUG_ON(vmap_initialized);
1133         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1134                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1135                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1136                         break;
1137                 } else
1138                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1139         }
1140         vm->next = *p;
1141         *p = vm;
1142 }
1143
1144 /**
1145  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1146  * @vm: vm_struct to register
1147  * @align: requested alignment
1148  *
1149  * This function is used to register kernel vm area before
1150  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1151  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1152  * vm->addr contains the allocated address.
1153  *
1154  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1155  */
1156 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1157 {
1158         static size_t vm_init_off __initdata;
1159         unsigned long addr;
1160
1161         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1162         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1163
1164         vm->addr = (void *)addr;
1165
1166         vm_area_add_early(vm);
1167 }
1168
1169 void __init vmalloc_init(void)
1170 {
1171         struct vmap_area *va;
1172         struct vm_struct *tmp;
1173         int i;
1174
1175         for_each_possible_cpu(i) {
1176                 struct vmap_block_queue *vbq;
1177                 struct vfree_deferred *p;
1178
1179                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1180                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1181                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1182                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1183                 init_llist_head(&p->list);
1184                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1185         }
1186
1187         /* Import existing vmlist entries. */
1188         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1189                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1190                 va->flags = VM_VM_AREA;
1191                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1192                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1193                 va->vm = tmp;
1194                 __insert_vmap_area(va);
1195         }
1196
1197         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1198
1199         vmap_initialized = true;
1200 }
1201
1202 /**
1203  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1204  * @addr: start of the VM area to map
1205  * @size: size of the VM area to map
1206  * @prot: page protection flags to use
1207  * @pages: pages to map
1208  *
1209  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1210  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1211  * friends.
1212  *
1213  * NOTE:
1214  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1215  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1216  * before calling this function.
1217  *
1218  * RETURNS:
1219  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1220  */
1221 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1222                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1223 {
1224         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1225 }
1226
1227 /**
1228  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1229  * @addr: start of the VM area to unmap
1230  * @size: size of the VM area to unmap
1231  *
1232  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1233  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1234  * friends.
1235  *
1236  * NOTE:
1237  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1238  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1239  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1240  */
1241 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1242 {
1243         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1244 }
1245 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1246
1247 /**
1248  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1249  * @addr: start of the VM area to unmap
1250  * @size: size of the VM area to unmap
1251  *
1252  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1253  * the unmapping and tlb after.
1254  */
1255 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1256 {
1257         unsigned long end = addr + size;
1258
1259         flush_cache_vunmap(addr, end);
1260         vunmap_page_range(addr, end);
1261         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1262 }
1263
1264 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1265 {
1266         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1267         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1268         int err;
1269
1270         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1271         if (err > 0) {
1272                 *pages += err;
1273                 err = 0;
1274         }
1275
1276         return err;
1277 }
1278 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1279
1280 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1281                               unsigned long flags, const void *caller)
1282 {
1283         spin_lock(&vmap_area_lock);
1284         vm->flags = flags;
1285         vm->addr = (void *)va->va_start;
1286         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1287         vm->caller = caller;
1288         va->vm = vm;
1289         va->flags |= VM_VM_AREA;
1290         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1291 }
1292
1293 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1294 {
1295         /*
1296          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1297          * we should make sure that vm has proper values.
1298          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1299          */
1300         smp_wmb();
1301         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1302 }
1303
1304 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1305                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1306                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1307 {
1308         struct vmap_area *va;
1309         struct vm_struct *area;
1310
1311         BUG_ON(in_interrupt());
1312         if (flags & VM_IOREMAP)
1313                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1314
1315         size = PAGE_ALIGN(size);
1316         if (unlikely(!size))
1317                 return NULL;
1318
1319         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1320         if (unlikely(!area))
1321                 return NULL;
1322
1323         /*
1324          * We always allocate a guard page.
1325          */
1326         size += PAGE_SIZE;
1327
1328         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1329         if (IS_ERR(va)) {
1330                 kfree(area);
1331                 return NULL;
1332         }
1333
1334         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1335
1336         return area;
1337 }
1338
1339 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1340                                 unsigned long start, unsigned long end)
1341 {
1342         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1343                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1344 }
1345 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1346
1347 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1348                                        unsigned long start, unsigned long end,
1349                                        const void *caller)
1350 {
1351         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1352                                   GFP_KERNEL, caller);
1353 }
1354
1355 /**
1356  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1357  *      @size:          size of the area
1358  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1359  *
1360  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1361  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1362  *      on success or %NULL on failure.
1363  */
1364 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1365 {
1366         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1367                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1368                                   __builtin_return_address(0));
1369 }
1370
1371 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1372                                 const void *caller)
1373 {
1374         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1375                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1376 }
1377
1378 /**
1379  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1380  *      @addr:          base address
1381  *
1382  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1383  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1384  *      pointer valid.
1385  */
1386 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1387 {
1388         struct vmap_area *va;
1389
1390         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1391         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1392                 return va->vm;
1393
1394         return NULL;
1395 }
1396
1397 /**
1398  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1399  *      @addr:          base address
1400  *
1401  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1402  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1403  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1404  */
1405 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1406 {
1407         struct vmap_area *va;
1408
1409         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1410         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1411                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1412
1413                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1414                 va->vm = NULL;
1415                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1416                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1417
1418                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1419                 free_unmap_vmap_area(va);
1420                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1421
1422                 return vm;
1423         }
1424         return NULL;
1425 }
1426
1427 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1428 {
1429         struct vm_struct *area;
1430
1431         if (!addr)
1432                 return;
1433
1434         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1435                         addr))
1436                 return;
1437
1438         area = remove_vm_area(addr);
1439         if (unlikely(!area)) {
1440                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1441                                 addr);
1442                 return;
1443         }
1444
1445         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1446         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1447
1448         if (deallocate_pages) {
1449                 int i;
1450
1451                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1452                         struct page *page = area->pages[i];
1453
1454                         BUG_ON(!page);
1455                         __free_page(page);
1456                 }
1457
1458                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1459                         vfree(area->pages);
1460                 else
1461                         kfree(area->pages);
1462         }
1463
1464         kfree(area);
1465         return;
1466 }
1467  
1468 /**
1469  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1470  *      @addr:          memory base address
1471  *
1472  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1473  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1474  *      NULL, no operation is performed.
1475  *
1476  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1477  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1478  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1479  *
1480  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1481  */
1482 void vfree(const void *addr)
1483 {
1484         BUG_ON(in_nmi());
1485
1486         kmemleak_free(addr);
1487
1488         if (!addr)
1489                 return;
1490         if (unlikely(in_interrupt())) {
1491                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1492                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1493                         schedule_work(&p->wq);
1494         } else
1495                 __vunmap(addr, 1);
1496 }
1497 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1498
1499 /**
1500  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1501  *      @addr:          memory base address
1502  *
1503  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1504  *      which was created from the page array passed to vmap().
1505  *
1506  *      Must not be called in interrupt context.
1507  */
1508 void vunmap(const void *addr)
1509 {
1510         BUG_ON(in_interrupt());
1511         might_sleep();
1512         if (addr)
1513                 __vunmap(addr, 0);
1514 }
1515 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1516
1517 /**
1518  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1519  *      @pages:         array of page pointers
1520  *      @count:         number of pages to map
1521  *      @flags:         vm_area->flags
1522  *      @prot:          page protection for the mapping
1523  *
1524  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1525  *      space.
1526  */
1527 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1528                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1529 {
1530         struct vm_struct *area;
1531
1532         might_sleep();
1533
1534         if (count > totalram_pages)
1535                 return NULL;
1536
1537         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1538                                         __builtin_return_address(0));
1539         if (!area)
1540                 return NULL;
1541
1542         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1543                 vunmap(area->addr);
1544                 return NULL;
1545         }
1546
1547         return area->addr;
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1550
1551 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1552                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1553                             int node, const void *caller);
1554 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1555                                  pgprot_t prot, int node)
1556 {
1557         const int order = 0;
1558         struct page **pages;
1559         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1560         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1561
1562         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1563         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1564
1565         area->nr_pages = nr_pages;
1566         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1567         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1568                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1569                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1570                 area->flags |= VM_VPAGES;
1571         } else {
1572                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1573         }
1574         area->pages = pages;
1575         if (!area->pages) {
1576                 remove_vm_area(area->addr);
1577                 kfree(area);
1578                 return NULL;
1579         }
1580
1581         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1582                 struct page *page;
1583                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1584
1585                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1586                         page = alloc_page(tmp_mask);
1587                 else
1588                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1589
1590                 if (unlikely(!page)) {
1591                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1592                         area->nr_pages = i;
1593                         goto fail;
1594                 }
1595                 area->pages[i] = page;
1596         }
1597
1598         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1599                 goto fail;
1600         return area->addr;
1601
1602 fail:
1603         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1604                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1605                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1606         vfree(area->addr);
1607         return NULL;
1608 }
1609
1610 /**
1611  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1612  *      @size:          allocation size
1613  *      @align:         desired alignment
1614  *      @start:         vm area range start
1615  *      @end:           vm area range end
1616  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1617  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1618  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1619  *      @caller:        caller's return address
1620  *
1621  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1622  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1623  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1624  */
1625 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1626                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1627                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1628 {
1629         struct vm_struct *area;
1630         void *addr;
1631         unsigned long real_size = size;
1632
1633         size = PAGE_ALIGN(size);
1634         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1635                 goto fail;
1636
1637         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1638                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1639         if (!area)
1640                 goto fail;
1641
1642         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1643         if (!addr)
1644                 return NULL;
1645
1646         /*
1647          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1648          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1649          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1650          */
1651         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1652
1653         /*
1654          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1655          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1656          * the vmalloc'ed block.
1657          */
1658         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1659
1660         return addr;
1661
1662 fail:
1663         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1664                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1665                           real_size);
1666         return NULL;
1667 }
1668
1669 /**
1670  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1671  *      @size:          allocation size
1672  *      @align:         desired alignment
1673  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1674  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1675  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1676  *      @caller:        caller's return address
1677  *
1678  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1679  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1680  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1681  */
1682 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1683                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1684                             int node, const void *caller)
1685 {
1686         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1687                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1688 }
1689
1690 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1691 {
1692         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1693                                 __builtin_return_address(0));
1694 }
1695 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1696
1697 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1698                                         int node, gfp_t flags)
1699 {
1700         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1701                                         node, __builtin_return_address(0));
1702 }
1703
1704 /**
1705  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1706  *      @size:          allocation size
1707  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1708  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1709  *
1710  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1711  *      use __vmalloc() instead.
1712  */
1713 void *vmalloc(unsigned long size)
1714 {
1715         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1716                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1717 }
1718 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1719
1720 /**
1721  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1722  *      @size:  allocation size
1723  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1724  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1725  *      The memory allocated is set to zero.
1726  *
1727  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1728  *      use __vmalloc() instead.
1729  */
1730 void *vzalloc(unsigned long size)
1731 {
1732         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1733                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1736
1737 /**
1738  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1739  * @size: allocation size
1740  *
1741  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1742  * without leaking data.
1743  */
1744 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1745 {
1746         struct vm_struct *area;
1747         void *ret;
1748
1749         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1750                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1751                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1752                              __builtin_return_address(0));
1753         if (ret) {
1754                 area = find_vm_area(ret);
1755                 area->flags |= VM_USERMAP;
1756         }
1757         return ret;
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1760
1761 /**
1762  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1763  *      @size:          allocation size
1764  *      @node:          numa node
1765  *
1766  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1767  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1768  *
1769  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1770  *      use __vmalloc() instead.
1771  */
1772 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1773 {
1774         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1775                                         node, __builtin_return_address(0));
1776 }
1777 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1778
1779 /**
1780  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1781  * @size:       allocation size
1782  * @node:       numa node
1783  *
1784  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1785  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1786  * The memory allocated is set to zero.
1787  *
1788  * For tight control over page level allocator and protection flags
1789  * use __vmalloc_node() instead.
1790  */
1791 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1792 {
1793         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1794                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1795 }
1796 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1797
1798 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1799 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1800 #endif
1801
1802 /**
1803  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1804  *      @size:          allocation size
1805  *
1806  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1807  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1808  *      executable kernel virtual space.
1809  *
1810  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1811  *      use __vmalloc() instead.
1812  */
1813
1814 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1815 {
1816         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1817                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1818 }
1819
1820 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1821 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1822 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1823 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1824 #else
1825 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1826 #endif
1827
1828 /**
1829  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1830  *      @size:          allocation size
1831  *
1832  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1833  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1834  */
1835 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1836 {
1837         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1838                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1839 }
1840 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1841
1842 /**
1843  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1844  *      @size:          allocation size
1845  *
1846  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1847  * mapped to userspace without leaking data.
1848  */
1849 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1850 {
1851         struct vm_struct *area;
1852         void *ret;
1853
1854         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1855                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1856         if (ret) {
1857                 area = find_vm_area(ret);
1858                 area->flags |= VM_USERMAP;
1859         }
1860         return ret;
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1863
1864 /*
1865  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1866  * If the page is not present, fill zero.
1867  */
1868
1869 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1870 {
1871         struct page *p;
1872         int copied = 0;
1873
1874         while (count) {
1875                 unsigned long offset, length;
1876
1877                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1878                 length = PAGE_SIZE - offset;
1879                 if (length > count)
1880                         length = count;
1881                 p = vmalloc_to_page(addr);
1882                 /*
1883                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1884                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1885                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1886                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1887                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1888                  */
1889                 if (p) {
1890                         /*
1891                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1892                          * function description)
1893                          */
1894                         void *map = kmap_atomic(p);
1895                         memcpy(buf, map + offset, length);
1896                         kunmap_atomic(map);
1897                 } else
1898                         memset(buf, 0, length);
1899
1900                 addr += length;
1901                 buf += length;
1902                 copied += length;
1903                 count -= length;
1904         }
1905         return copied;
1906 }
1907
1908 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1909 {
1910         struct page *p;
1911         int copied = 0;
1912
1913         while (count) {
1914                 unsigned long offset, length;
1915
1916                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1917                 length = PAGE_SIZE - offset;
1918                 if (length > count)
1919                         length = count;
1920                 p = vmalloc_to_page(addr);
1921                 /*
1922                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1923                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1924                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1925                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1926                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1927                  */
1928                 if (p) {
1929                         /*
1930                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1931                          * function description)
1932                          */
1933                         void *map = kmap_atomic(p);
1934                         memcpy(map + offset, buf, length);
1935                         kunmap_atomic(map);
1936                 }
1937                 addr += length;
1938                 buf += length;
1939                 copied += length;
1940                 count -= length;
1941         }
1942         return copied;
1943 }
1944
1945 /**
1946  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1947  *      @buf:           buffer for reading data
1948  *      @addr:          vm address.
1949  *      @count:         number of bytes to be read.
1950  *
1951  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1952  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1953  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1954  *
1955  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1956  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1957  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1958  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1959  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1960  *
1961  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1962  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1963  *
1964  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1965  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1966  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1967  *      any informaion, as /dev/kmem.
1968  *
1969  */
1970
1971 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1972 {
1973         struct vmap_area *va;
1974         struct vm_struct *vm;
1975         char *vaddr, *buf_start = buf;
1976         unsigned long buflen = count;
1977         unsigned long n;
1978
1979         /* Don't allow overflow */
1980         if ((unsigned long) addr + count < count)
1981                 count = -(unsigned long) addr;
1982
1983         spin_lock(&vmap_area_lock);
1984         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1985                 if (!count)
1986                         break;
1987
1988                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1989                         continue;
1990
1991                 vm = va->vm;
1992                 vaddr = (char *) vm->addr;
1993                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
1994                         continue;
1995                 while (addr < vaddr) {
1996                         if (count == 0)
1997                                 goto finished;
1998                         *buf = '\0';
1999                         buf++;
2000                         addr++;
2001                         count--;
2002                 }
2003                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2004                 if (n > count)
2005                         n = count;
2006                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2007                         aligned_vread(buf, addr, n);
2008                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2009                         memset(buf, 0, n);
2010                 buf += n;
2011                 addr += n;
2012                 count -= n;
2013         }
2014 finished:
2015         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2016
2017         if (buf == buf_start)
2018                 return 0;
2019         /* zero-fill memory holes */
2020         if (buf != buf_start + buflen)
2021                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2022
2023         return buflen;
2024 }
2025
2026 /**
2027  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2028  *      @buf:           buffer for source data
2029  *      @addr:          vm address.
2030  *      @count:         number of bytes to be read.
2031  *
2032  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2033  *      (same number to @count).
2034  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2035  *      vmalloc area, returns 0.
2036  *
2037  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2038  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2039  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2040  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2041  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2042  *
2043  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2044  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2045  *
2046  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2047  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2048  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2049  *      any informaion, as /dev/kmem.
2050  */
2051
2052 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2053 {
2054         struct vmap_area *va;
2055         struct vm_struct *vm;
2056         char *vaddr;
2057         unsigned long n, buflen;
2058         int copied = 0;
2059
2060         /* Don't allow overflow */
2061         if ((unsigned long) addr + count < count)
2062                 count = -(unsigned long) addr;
2063         buflen = count;
2064
2065         spin_lock(&vmap_area_lock);
2066         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2067                 if (!count)
2068                         break;
2069
2070                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2071                         continue;
2072
2073                 vm = va->vm;
2074                 vaddr = (char *) vm->addr;
2075                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2076                         continue;
2077                 while (addr < vaddr) {
2078                         if (count == 0)
2079                                 goto finished;
2080                         buf++;
2081                         addr++;
2082                         count--;
2083                 }
2084                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2085                 if (n > count)
2086                         n = count;
2087                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2088                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2089                         copied++;
2090                 }
2091                 buf += n;
2092                 addr += n;
2093                 count -= n;
2094         }
2095 finished:
2096         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2097         if (!copied)
2098                 return 0;
2099         return buflen;
2100 }
2101
2102 /**
2103  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2104  *      @vma:           vma to cover
2105  *      @uaddr:         target user address to start at
2106  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2107  *      @size:          size of map area
2108  *
2109  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2110  *
2111  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2112  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2113  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2114  *      met.
2115  *
2116  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2117  */
2118 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2119                                 void *kaddr, unsigned long size)
2120 {
2121         struct vm_struct *area;
2122
2123         size = PAGE_ALIGN(size);
2124
2125         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2126                 return -EINVAL;
2127
2128         area = find_vm_area(kaddr);
2129         if (!area)
2130                 return -EINVAL;
2131
2132         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2133                 return -EINVAL;
2134
2135         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2136                 return -EINVAL;
2137
2138         do {
2139                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2140                 int ret;
2141
2142                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2143                 if (ret)
2144                         return ret;
2145
2146                 uaddr += PAGE_SIZE;
2147                 kaddr += PAGE_SIZE;
2148                 size -= PAGE_SIZE;
2149         } while (size > 0);
2150
2151         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2152
2153         return 0;
2154 }
2155 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2156
2157 /**
2158  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2159  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2160  *      @addr:          vmalloc memory
2161  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2162  *
2163  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2164  *
2165  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2166  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2167  *      that criteria isn't met.
2168  *
2169  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2170  */
2171 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2172                                                 unsigned long pgoff)
2173 {
2174         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2175                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2176                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2177 }
2178 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2179
2180 /*
2181  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2182  * have one.
2183  */
2184 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2185 {
2186 }
2187
2188
2189 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2190 {
2191         pte_t ***p = data;
2192
2193         if (p) {
2194                 *(*p) = pte;
2195                 (*p)++;
2196         }
2197         return 0;
2198 }
2199
2200 /**
2201  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2202  *      @size:          size of the area
2203  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2204  *
2205  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2206  *
2207  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2208  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2209  *      are created.
2210  *
2211  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2212  *      allocated for the VM area are returned.
2213  */
2214 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2215 {
2216         struct vm_struct *area;
2217
2218         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2219                                 __builtin_return_address(0));
2220         if (area == NULL)
2221                 return NULL;
2222
2223         /*
2224          * This ensures that page tables are constructed for this region
2225          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2226          */
2227         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2228                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2229                 free_vm_area(area);
2230                 return NULL;
2231         }
2232
2233         return area;
2234 }
2235 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2236
2237 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2238 {
2239         struct vm_struct *ret;
2240         ret = remove_vm_area(area->addr);
2241         BUG_ON(ret != area);
2242         kfree(area);
2243 }
2244 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2245
2246 #ifdef CONFIG_SMP
2247 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2248 {
2249         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2250 }
2251
2252 /**
2253  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2254  * @end: target address
2255  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2256  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2257  *
2258  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2259  *          %false if no vmap_area exists
2260  *
2261  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2262  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2263  */
2264 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2265                                struct vmap_area **pnext,
2266                                struct vmap_area **pprev)
2267 {
2268         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2269         struct vmap_area *va = NULL;
2270
2271         while (n) {
2272                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2273                 if (end < va->va_end)
2274                         n = n->rb_left;
2275                 else if (end > va->va_end)
2276                         n = n->rb_right;
2277                 else
2278                         break;
2279         }
2280
2281         if (!va)
2282                 return false;
2283
2284         if (va->va_end > end) {
2285                 *pnext = va;
2286                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2287         } else {
2288                 *pprev = va;
2289                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2290         }
2291         return true;
2292 }
2293
2294 /**
2295  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2296  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2297  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2298  * @align: alignment
2299  *
2300  * Returns: determined end address
2301  *
2302  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2303  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2304  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2305  *
2306  * Please note that the address returned by this function may fall
2307  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2308  * that.
2309  */
2310 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2311                                        struct vmap_area **pprev,
2312                                        unsigned long align)
2313 {
2314         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2315         unsigned long addr;
2316
2317         if (*pnext)
2318                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2319         else
2320                 addr = vmalloc_end;
2321
2322         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2323                 *pnext = *pprev;
2324                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2325         }
2326
2327         return addr;
2328 }
2329
2330 /**
2331  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2332  * @offsets: array containing offset of each area
2333  * @sizes: array containing size of each area
2334  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2335  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2336  *
2337  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2338  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2339  *
2340  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2341  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2342  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2343  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2344  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2345  * areas are allocated from top.
2346  *
2347  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2348  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2349  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2350  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2351  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2352  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2353  */
2354 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2355                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2356                                      size_t align)
2357 {
2358         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2359         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2360         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2361         struct vm_struct **vms;
2362         int area, area2, last_area, term_area;
2363         unsigned long base, start, end, last_end;
2364         bool purged = false;
2365
2366         /* verify parameters and allocate data structures */
2367         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2368         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2369                 start = offsets[area];
2370                 end = start + sizes[area];
2371
2372                 /* is everything aligned properly? */
2373                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2374                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2375
2376                 /* detect the area with the highest address */
2377                 if (start > offsets[last_area])
2378                         last_area = area;
2379
2380                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2381                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2382                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2383
2384                         if (area2 == area)
2385                                 continue;
2386
2387                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2388                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2389                 }
2390         }
2391         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2392
2393         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2394                 WARN_ON(true);
2395                 return NULL;
2396         }
2397
2398         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2399         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2400         if (!vas || !vms)
2401                 goto err_free2;
2402
2403         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2404                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2405                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2406                 if (!vas[area] || !vms[area])
2407                         goto err_free;
2408         }
2409 retry:
2410         spin_lock(&vmap_area_lock);
2411
2412         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2413         area = term_area = last_area;
2414         start = offsets[area];
2415         end = start + sizes[area];
2416
2417         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2418                 base = vmalloc_end - last_end;
2419                 goto found;
2420         }
2421         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2422
2423         while (true) {
2424                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2425                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2426
2427                 /*
2428                  * base might have underflowed, add last_end before
2429                  * comparing.
2430                  */
2431                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2432                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2433                         if (!purged) {
2434                                 purge_vmap_area_lazy();
2435                                 purged = true;
2436                                 goto retry;
2437                         }
2438                         goto err_free;
2439                 }
2440
2441                 /*
2442                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2443                  * right below next and then recheck.
2444                  */
2445                 if (next && next->va_start < base + end) {
2446                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2447                         term_area = area;
2448                         continue;
2449                 }
2450
2451                 /*
2452                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2453                  * base so that it's right below new next and then
2454                  * recheck.
2455                  */
2456                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2457                         next = prev;
2458                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2459                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2460                         term_area = area;
2461                         continue;
2462                 }
2463
2464                 /*
2465                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2466                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2467                  */
2468                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2469                 if (area == term_area)
2470                         break;
2471                 start = offsets[area];
2472                 end = start + sizes[area];
2473                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2474         }
2475 found:
2476         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2477         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2478                 struct vmap_area *va = vas[area];
2479
2480                 va->va_start = base + offsets[area];
2481                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2482                 __insert_vmap_area(va);
2483         }
2484
2485         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2486
2487         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2488
2489         /* insert all vm's */
2490         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2491                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2492                                  pcpu_get_vm_areas);
2493
2494         kfree(vas);
2495         return vms;
2496
2497 err_free:
2498         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2499                 kfree(vas[area]);
2500                 kfree(vms[area]);
2501         }
2502 err_free2:
2503         kfree(vas);
2504         kfree(vms);
2505         return NULL;
2506 }
2507
2508 /**
2509  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2510  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2511  * @nr_vms: the number of allocated areas
2512  *
2513  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2514  */
2515 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2516 {
2517         int i;
2518
2519         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2520                 free_vm_area(vms[i]);
2521         kfree(vms);
2522 }
2523 #endif  /* CONFIG_SMP */
2524
2525 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2526 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2527         __acquires(&vmap_area_lock)
2528 {
2529         loff_t n = *pos;
2530         struct vmap_area *va;
2531
2532         spin_lock(&vmap_area_lock);
2533         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2534         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2535                 n--;
2536                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2537         }
2538         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2539                 return va;
2540
2541         return NULL;
2542
2543 }
2544
2545 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2546 {
2547         struct vmap_area *va = p, *next;
2548
2549         ++*pos;
2550         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2551         if (&next->list != &vmap_area_list)
2552                 return next;
2553
2554         return NULL;
2555 }
2556
2557 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2558         __releases(&vmap_area_lock)
2559 {
2560         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2561 }
2562
2563 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2564 {
2565         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2566                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2567
2568                 if (!counters)
2569                         return;
2570
2571                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2572                 smp_rmb();
2573                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2574                         return;
2575
2576                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2577
2578                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2579                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2580
2581                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2582                         if (counters[nr])
2583                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2584         }
2585 }
2586
2587 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2588 {
2589         struct vmap_area *va = p;
2590         struct vm_struct *v;
2591
2592         /*
2593          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2594          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2595          */
2596         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2597                 return 0;
2598
2599         v = va->vm;
2600
2601         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2602                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2603
2604         if (v->caller)
2605                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2606
2607         if (v->nr_pages)
2608                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2609
2610         if (v->phys_addr)
2611                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2612
2613         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2614                 seq_printf(m, " ioremap");
2615
2616         if (v->flags & VM_ALLOC)
2617                 seq_printf(m, " vmalloc");
2618
2619         if (v->flags & VM_MAP)
2620                 seq_printf(m, " vmap");
2621
2622         if (v->flags & VM_USERMAP)
2623                 seq_printf(m, " user");
2624
2625         if (v->flags & VM_VPAGES)
2626                 seq_printf(m, " vpages");
2627
2628         show_numa_info(m, v);
2629         seq_putc(m, '\n');
2630         return 0;
2631 }
2632
2633 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2634         .start = s_start,
2635         .next = s_next,
2636         .stop = s_stop,
2637         .show = s_show,
2638 };
2639
2640 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2641 {
2642         unsigned int *ptr = NULL;
2643         int ret;
2644
2645         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2646                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2647                 if (ptr == NULL)
2648                         return -ENOMEM;
2649         }
2650         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2651         if (!ret) {
2652                 struct seq_file *m = file->private_data;
2653                 m->private = ptr;
2654         } else
2655                 kfree(ptr);
2656         return ret;
2657 }
2658
2659 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2660         .open           = vmalloc_open,
2661         .read           = seq_read,
2662         .llseek         = seq_lseek,
2663         .release        = seq_release_private,
2664 };
2665
2666 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2667 {
2668         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2669         return 0;
2670 }
2671 module_init(proc_vmalloc_init);
2672
2673 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2674 {
2675         struct vmap_area *va;
2676         unsigned long free_area_size;
2677         unsigned long prev_end;
2678
2679         vmi->used = 0;
2680         vmi->largest_chunk = 0;
2681
2682         prev_end = VMALLOC_START;
2683
2684         spin_lock(&vmap_area_lock);
2685
2686         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2687                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2688                 goto out;
2689         }
2690
2691         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2692                 unsigned long addr = va->va_start;
2693
2694                 /*
2695                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2696                  */
2697                 if (addr < VMALLOC_START)
2698                         continue;
2699                 if (addr >= VMALLOC_END)
2700                         break;
2701
2702                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2703                         continue;
2704
2705                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2706
2707                 free_area_size = addr - prev_end;
2708                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2709                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2710
2711                 prev_end = va->va_end;
2712         }
2713
2714         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2715                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2716
2717 out:
2718         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2719 }
2720 #endif
2721