mm/vmalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   4  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   5  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   6  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   7  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   8  *  Improving global KVA allocator, Uladzislau Rezki, Sony, May 2019
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched/signal.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/set_memory.h>
  22 #include <linux/debugobjects.h>
  23 #include <linux/kallsyms.h>
  24 #include <linux/list.h>
  25 #include <linux/notifier.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27 #include <linux/xarray.h>
  28 #include <linux/io.h>
  29 #include <linux/rcupdate.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/kmemleak.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/memcontrol.h>
  35 #include <linux/llist.h>
  36 #include <linux/bitops.h>
  37 #include <linux/rbtree_augmented.h>
  38 #include <linux/overflow.h>
  39 #include <linux/pgtable.h>
  40 #include <linux/uaccess.h>
  41 #include <linux/hugetlb.h>
  42 #include <linux/sched/mm.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/shmparam.h>
  45
  46 #define CREATE_TRACE_POINTS
  47 #include <trace/events/vmalloc.h>
  48
  49 #include "internal.h"
  50 #include "pgalloc-track.h"
  51
  52 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP
  53 static unsigned int __ro_after_init ioremap_max_page_shift = BITS_PER_LONG - 1;
  54
  55 static int __init set_nohugeiomap(char *str)
  56 {
  57         ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  58         return 0;
  59 }
  60 early_param("nohugeiomap", set_nohugeiomap);
  61 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  62 static const unsigned int ioremap_max_page_shift = PAGE_SHIFT;
  63 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP */
  64
  65 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
  66 static bool __ro_after_init vmap_allow_huge = true;
  67
  68 static int __init set_nohugevmalloc(char *str)
  69 {
  70         vmap_allow_huge = false;
  71         return 0;
  72 }
  73 early_param("nohugevmalloc", set_nohugevmalloc);
  74 #else /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  75 static const bool vmap_allow_huge = false;
  76 #endif  /* CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC */
  77
  78 bool is_vmalloc_addr(const void *x)
  79 {
  80         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
  81
  82         return addr >= VMALLOC_START && addr < VMALLOC_END;
  83 }
  84 EXPORT_SYMBOL(is_vmalloc_addr);
  85
  86 struct vfree_deferred {
  87         struct llist_head list;
  88         struct work_struct wq;
  89 };
  90 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
  91
  92 static void __vunmap(const void *, int);
  93
  94 static void free_work(struct work_struct *w)
  95 {
  96         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
  97         struct llist_node *t, *llnode;
  98
  99         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
 100                 __vunmap((void *)llnode, 1);
 101 }
 102
 103 /*** Page table manipulation functions ***/
 104 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 105                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 106                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 107 {
 108         pte_t *pte;
 109         u64 pfn;
 110         unsigned long size = PAGE_SIZE;
 111
 112         pfn = phys_addr >> PAGE_SHIFT;
 113         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 114         if (!pte)
 115                 return -ENOMEM;
 116         do {
 117                 BUG_ON(!pte_none(*pte));
 118
 119 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 120                 size = arch_vmap_pte_range_map_size(addr, end, pfn, max_page_shift);
 121                 if (size != PAGE_SIZE) {
 122                         pte_t entry = pfn_pte(pfn, prot);
 123
 124                         entry = arch_make_huge_pte(entry, ilog2(size), 0);
 125                         set_huge_pte_at(&init_mm, addr, pte, entry);
 126                         pfn += PFN_DOWN(size);
 127                         continue;
 128                 }
 129 #endif
 130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, pfn_pte(pfn, prot));
 131                 pfn++;
 132         } while (pte += PFN_DOWN(size), addr += size, addr != end);
 133         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static int vmap_try_huge_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 138                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 139                         unsigned int max_page_shift)
 140 {
 141         if (max_page_shift < PMD_SHIFT)
 142                 return 0;
 143
 144         if (!arch_vmap_pmd_supported(prot))
 145                 return 0;
 146
 147         if ((end - addr) != PMD_SIZE)
 148                 return 0;
 149
 150         if (!IS_ALIGNED(addr, PMD_SIZE))
 151                 return 0;
 152
 153         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PMD_SIZE))
 154                 return 0;
 155
 156         if (pmd_present(*pmd) && !pmd_free_pte_page(pmd, addr))
 157                 return 0;
 158
 159         return pmd_set_huge(pmd, phys_addr, prot);
 160 }
 161
 162 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 163                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 164                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 165 {
 166         pmd_t *pmd;
 167         unsigned long next;
 168
 169         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 170         if (!pmd)
 171                 return -ENOMEM;
 172         do {
 173                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 174
 175                 if (vmap_try_huge_pmd(pmd, addr, next, phys_addr, prot,
 176                                         max_page_shift)) {
 177                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 178                         continue;
 179                 }
 180
 181                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, phys_addr, prot, max_page_shift, mask))
 182                         return -ENOMEM;
 183         } while (pmd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 static int vmap_try_huge_pud(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 188                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 189                         unsigned int max_page_shift)
 190 {
 191         if (max_page_shift < PUD_SHIFT)
 192                 return 0;
 193
 194         if (!arch_vmap_pud_supported(prot))
 195                 return 0;
 196
 197         if ((end - addr) != PUD_SIZE)
 198                 return 0;
 199
 200         if (!IS_ALIGNED(addr, PUD_SIZE))
 201                 return 0;
 202
 203         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, PUD_SIZE))
 204                 return 0;
 205
 206         if (pud_present(*pud) && !pud_free_pmd_page(pud, addr))
 207                 return 0;
 208
 209         return pud_set_huge(pud, phys_addr, prot);
 210 }
 211
 212 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 213                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 214                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 215 {
 216         pud_t *pud;
 217         unsigned long next;
 218
 219         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 220         if (!pud)
 221                 return -ENOMEM;
 222         do {
 223                 next = pud_addr_end(addr, end);
 224
 225                 if (vmap_try_huge_pud(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 226                                         max_page_shift)) {
 227                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 228                         continue;
 229                 }
 230
 231                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, phys_addr, prot,
 232                                         max_page_shift, mask))
 233                         return -ENOMEM;
 234         } while (pud++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 static int vmap_try_huge_p4d(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 239                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 240                         unsigned int max_page_shift)
 241 {
 242         if (max_page_shift < P4D_SHIFT)
 243                 return 0;
 244
 245         if (!arch_vmap_p4d_supported(prot))
 246                 return 0;
 247
 248         if ((end - addr) != P4D_SIZE)
 249                 return 0;
 250
 251         if (!IS_ALIGNED(addr, P4D_SIZE))
 252                 return 0;
 253
 254         if (!IS_ALIGNED(phys_addr, P4D_SIZE))
 255                 return 0;
 256
 257         if (p4d_present(*p4d) && !p4d_free_pud_page(p4d, addr))
 258                 return 0;
 259
 260         return p4d_set_huge(p4d, phys_addr, prot);
 261 }
 262
 263 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 264                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 265                         unsigned int max_page_shift, pgtbl_mod_mask *mask)
 266 {
 267         p4d_t *p4d;
 268         unsigned long next;
 269
 270         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 271         if (!p4d)
 272                 return -ENOMEM;
 273         do {
 274                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 275
 276                 if (vmap_try_huge_p4d(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 277                                         max_page_shift)) {
 278                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 279                         continue;
 280                 }
 281
 282                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, phys_addr, prot,
 283                                         max_page_shift, mask))
 284                         return -ENOMEM;
 285         } while (p4d++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 286         return 0;
 287 }
 288
 289 static int vmap_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 290                         phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot,
 291                         unsigned int max_page_shift)
 292 {
 293         pgd_t *pgd;
 294         unsigned long start;
 295         unsigned long next;
 296         int err;
 297         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 298
 299         might_sleep();
 300         BUG_ON(addr >= end);
 301
 302         start = addr;
 303         pgd = pgd_offset_k(addr);
 304         do {
 305                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 306                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, phys_addr, prot,
 307                                         max_page_shift, &mask);
 308                 if (err)
 309                         break;
 310         } while (pgd++, phys_addr += (next - addr), addr = next, addr != end);
 311
 312         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 313                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 314
 315         return err;
 316 }
 317
 318 int ioremap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 319                 phys_addr_t phys_addr, pgprot_t prot)
 320 {
 321         int err;
 322
 323         err = vmap_range_noflush(addr, end, phys_addr, pgprot_nx(prot),
 324                                  ioremap_max_page_shift);
 325         flush_cache_vmap(addr, end);
 326         if (!err)
 327                 kmsan_ioremap_page_range(addr, end, phys_addr, prot,
 328                                          ioremap_max_page_shift);
 329         return err;
 330 }
 331
 332 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end,
 333                              pgtbl_mod_mask *mask)
 334 {
 335         pte_t *pte;
 336
 337         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 338         do {
 339                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
 340                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
 341         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 342         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 343 }
 344
 345 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end,
 346                              pgtbl_mod_mask *mask)
 347 {
 348         pmd_t *pmd;
 349         unsigned long next;
 350         int cleared;
 351
 352         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 353         do {
 354                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 355
 356                 cleared = pmd_clear_huge(pmd);
 357                 if (cleared || pmd_bad(*pmd))
 358                         *mask |= PGTBL_PMD_MODIFIED;
 359
 360                 if (cleared)
 361                         continue;
 362                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 363                         continue;
 364                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next, mask);
 365
 366                 cond_resched();
 367         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 368 }
 369
 370 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end,
 371                              pgtbl_mod_mask *mask)
 372 {
 373         pud_t *pud;
 374         unsigned long next;
 375         int cleared;
 376
 377         pud = pud_offset(p4d, addr);
 378         do {
 379                 next = pud_addr_end(addr, end);
 380
 381                 cleared = pud_clear_huge(pud);
 382                 if (cleared || pud_bad(*pud))
 383                         *mask |= PGTBL_PUD_MODIFIED;
 384
 385                 if (cleared)
 386                         continue;
 387                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 388                         continue;
 389                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next, mask);
 390         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 391 }
 392
 393 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end,
 394                              pgtbl_mod_mask *mask)
 395 {
 396         p4d_t *p4d;
 397         unsigned long next;
 398
 399         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 400         do {
 401                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 402
 403                 p4d_clear_huge(p4d);
 404                 if (p4d_bad(*p4d))
 405                         *mask |= PGTBL_P4D_MODIFIED;
 406
 407                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
 408                         continue;
 409                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next, mask);
 410         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 411 }
 412
 413 /*
 414  * vunmap_range_noflush is similar to vunmap_range, but does not
 415  * flush caches or TLBs.
 416  *
 417  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() before calling
 418  * this function, and flush_tlb_kernel_range after it has returned
 419  * successfully (and before the addresses are expected to cause a page fault
 420  * or be re-mapped for something else, if TLB flushes are being delayed or
 421  * coalesced).
 422  *
 423  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 424  */
 425 void __vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 426 {
 427         unsigned long next;
 428         pgd_t *pgd;
 429         unsigned long addr = start;
 430         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 431
 432         BUG_ON(addr >= end);
 433         pgd = pgd_offset_k(addr);
 434         do {
 435                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 436                 if (pgd_bad(*pgd))
 437                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 438                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 439                         continue;
 440                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next, &mask);
 441         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 442
 443         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 444                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 445 }
 446
 447 void vunmap_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end)
 448 {
 449         kmsan_vunmap_range_noflush(start, end);
 450         __vunmap_range_noflush(start, end);
 451 }
 452
 453 /**
 454  * vunmap_range - unmap kernel virtual addresses
 455  * @addr: start of the VM area to unmap
 456  * @end: end of the VM area to unmap (non-inclusive)
 457  *
 458  * Clears any present PTEs in the virtual address range, flushes TLBs and
 459  * caches. Any subsequent access to the address before it has been re-mapped
 460  * is a kernel bug.
 461  */
 462 void vunmap_range(unsigned long addr, unsigned long end)
 463 {
 464         flush_cache_vunmap(addr, end);
 465         vunmap_range_noflush(addr, end);
 466         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
 467 }
 468
 469 static int vmap_pages_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 470                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 471                 pgtbl_mod_mask *mask)
 472 {
 473         pte_t *pte;
 474
 475         /*
 476          * nr is a running index into the array which helps higher level
 477          * callers keep track of where we're up to.
 478          */
 479
 480         pte = pte_alloc_kernel_track(pmd, addr, mask);
 481         if (!pte)
 482                 return -ENOMEM;
 483         do {
 484                 struct page *page = pages[*nr];
 485
 486                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 487                         return -EBUSY;
 488                 if (WARN_ON(!page))
 489                         return -ENOMEM;
 490                 if (WARN_ON(!pfn_valid(page_to_pfn(page))))
 491                         return -EINVAL;
 492
 493                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 494                 (*nr)++;
 495         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 496         *mask |= PGTBL_PTE_MODIFIED;
 497         return 0;
 498 }
 499
 500 static int vmap_pages_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 501                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 502                 pgtbl_mod_mask *mask)
 503 {
 504         pmd_t *pmd;
 505         unsigned long next;
 506
 507         pmd = pmd_alloc_track(&init_mm, pud, addr, mask);
 508         if (!pmd)
 509                 return -ENOMEM;
 510         do {
 511                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 512                 if (vmap_pages_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 513                         return -ENOMEM;
 514         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 515         return 0;
 516 }
 517
 518 static int vmap_pages_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
 519                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 520                 pgtbl_mod_mask *mask)
 521 {
 522         pud_t *pud;
 523         unsigned long next;
 524
 525         pud = pud_alloc_track(&init_mm, p4d, addr, mask);
 526         if (!pud)
 527                 return -ENOMEM;
 528         do {
 529                 next = pud_addr_end(addr, end);
 530                 if (vmap_pages_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 531                         return -ENOMEM;
 532         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 533         return 0;
 534 }
 535
 536 static int vmap_pages_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 537                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr,
 538                 pgtbl_mod_mask *mask)
 539 {
 540         p4d_t *p4d;
 541         unsigned long next;
 542
 543         p4d = p4d_alloc_track(&init_mm, pgd, addr, mask);
 544         if (!p4d)
 545                 return -ENOMEM;
 546         do {
 547                 next = p4d_addr_end(addr, end);
 548                 if (vmap_pages_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr, mask))
 549                         return -ENOMEM;
 550         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
 551         return 0;
 552 }
 553
 554 static int vmap_small_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 555                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 556 {
 557         unsigned long start = addr;
 558         pgd_t *pgd;
 559         unsigned long next;
 560         int err = 0;
 561         int nr = 0;
 562         pgtbl_mod_mask mask = 0;
 563
 564         BUG_ON(addr >= end);
 565         pgd = pgd_offset_k(addr);
 566         do {
 567                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 568                 if (pgd_bad(*pgd))
 569                         mask |= PGTBL_PGD_MODIFIED;
 570                 err = vmap_pages_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr, &mask);
 571                 if (err)
 572                         return err;
 573         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 574
 575         if (mask & ARCH_PAGE_TABLE_SYNC_MASK)
 576                 arch_sync_kernel_mappings(start, end);
 577
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 /*
 582  * vmap_pages_range_noflush is similar to vmap_pages_range, but does not
 583  * flush caches.
 584  *
 585  * The caller is responsible for calling flush_cache_vmap() after this
 586  * function returns successfully and before the addresses are accessed.
 587  *
 588  * This is an internal function only. Do not use outside mm/.
 589  */
 590 int __vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 591                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 592 {
 593         unsigned int i, nr = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;
 594
 595         WARN_ON(page_shift < PAGE_SHIFT);
 596
 597         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC) ||
 598                         page_shift == PAGE_SHIFT)
 599                 return vmap_small_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages);
 600
 601         for (i = 0; i < nr; i += 1U << (page_shift - PAGE_SHIFT)) {
 602                 int err;
 603
 604                 err = vmap_range_noflush(addr, addr + (1UL << page_shift),
 605                                         page_to_phys(pages[i]), prot,
 606                                         page_shift);
 607                 if (err)
 608                         return err;
 609
 610                 addr += 1UL << page_shift;
 611         }
 612
 613         return 0;
 614 }
 615
 616 int vmap_pages_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long end,
 617                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 618 {
 619         kmsan_vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 620         return __vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 621 }
 622
 623 /**
 624  * vmap_pages_range - map pages to a kernel virtual address
 625  * @addr: start of the VM area to map
 626  * @end: end of the VM area to map (non-inclusive)
 627  * @prot: page protection flags to use
 628  * @pages: pages to map (always PAGE_SIZE pages)
 629  * @page_shift: maximum shift that the pages may be mapped with, @pages must
 630  * be aligned and contiguous up to at least this shift.
 631  *
 632  * RETURNS:
 633  * 0 on success, -errno on failure.
 634  */
 635 static int vmap_pages_range(unsigned long addr, unsigned long end,
 636                 pgprot_t prot, struct page **pages, unsigned int page_shift)
 637 {
 638         int err;
 639
 640         err = vmap_pages_range_noflush(addr, end, prot, pages, page_shift);
 641         flush_cache_vmap(addr, end);
 642         return err;
 643 }
 644
 645 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 646 {
 647         /*
 648          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 649          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 650          * just put it in the vmalloc space.
 651          */
 652 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 653         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(x);
 654         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 655                 return 1;
 656 #endif
 657         return is_vmalloc_addr(x);
 658 }
 659
 660 /*
 661  * Walk a vmap address to the struct page it maps. Huge vmap mappings will
 662  * return the tail page that corresponds to the base page address, which
 663  * matches small vmap mappings.
 664  */
 665 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 666 {
 667         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 668         struct page *page = NULL;
 669         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 670         p4d_t *p4d;
 671         pud_t *pud;
 672         pmd_t *pmd;
 673         pte_t *ptep, pte;
 674
 675         /*
 676          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 677          * architectures that do not vmalloc module space
 678          */
 679         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 680
 681         if (pgd_none(*pgd))
 682                 return NULL;
 683         if (WARN_ON_ONCE(pgd_leaf(*pgd)))
 684                 return NULL; /* XXX: no allowance for huge pgd */
 685         if (WARN_ON_ONCE(pgd_bad(*pgd)))
 686                 return NULL;
 687
 688         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
 689         if (p4d_none(*p4d))
 690                 return NULL;
 691         if (p4d_leaf(*p4d))
 692                 return p4d_page(*p4d) + ((addr & ~P4D_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 693         if (WARN_ON_ONCE(p4d_bad(*p4d)))
 694                 return NULL;
 695
 696         pud = pud_offset(p4d, addr);
 697         if (pud_none(*pud))
 698                 return NULL;
 699         if (pud_leaf(*pud))
 700                 return pud_page(*pud) + ((addr & ~PUD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 701         if (WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud)))
 702                 return NULL;
 703
 704         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 705         if (pmd_none(*pmd))
 706                 return NULL;
 707         if (pmd_leaf(*pmd))
 708                 return pmd_page(*pmd) + ((addr & ~PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT);
 709         if (WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd)))
 710                 return NULL;
 711
 712         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 713         pte = *ptep;
 714         if (pte_present(pte))
 715                 page = pte_page(pte);
 716         pte_unmap(ptep);
 717
 718         return page;
 719 }
 720 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 721
 722 /*
 723  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 724  */
 725 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 726 {
 727         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 728 }
 729 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 730
 731
 732 /*** Global kva allocator ***/
 733
 734 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
 735 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
 736
 737
 738 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 739 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
 740 /* Export for kexec only */
 741 LIST_HEAD(vmap_area_list);
 742 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 743 static bool vmap_initialized __read_mostly;
 744
 745 static struct rb_root purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
 746 static LIST_HEAD(purge_vmap_area_list);
 747 static DEFINE_SPINLOCK(purge_vmap_area_lock);
 748
 749 /*
 750  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
 751  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
 752  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
 753  * free block.
 754  */
 755 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
 756
 757 /*
 758  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
 759  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
 760  */
 761 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
 762
 763 /*
 764  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
 765  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
 766  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
 767  * object is released.
 768  *
 769  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
 770  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
 771  * find a lowest match of free area.
 772  */
 773 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
 774
 775 /*
 776  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
 777  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
 778  * to use more permissive allocation masks.
 779  */
 780 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
 781
 782 static __always_inline unsigned long
 783 va_size(struct vmap_area *va)
 784 {
 785         return (va->va_end - va->va_start);
 786 }
 787
 788 static __always_inline unsigned long
 789 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
 790 {
 791         struct vmap_area *va;
 792
 793         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
 794         return va ? va->subtree_max_size : 0;
 795 }
 796
 797 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
 798         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
 799
 800 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 801 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
 802 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work);
 803 static DECLARE_WORK(drain_vmap_work, drain_vmap_area_work);
 804
 805 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
 806
 807 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
 808 {
 809         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
 810 }
 811
 812 /* Look up the first VA which satisfies addr < va_end, NULL if none. */
 813 static struct vmap_area *find_vmap_area_exceed_addr(unsigned long addr)
 814 {
 815         struct vmap_area *va = NULL;
 816         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 817
 818         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 819
 820         while (n) {
 821                 struct vmap_area *tmp;
 822
 823                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 824                 if (tmp->va_end > addr) {
 825                         va = tmp;
 826                         if (tmp->va_start <= addr)
 827                                 break;
 828
 829                         n = n->rb_left;
 830                 } else
 831                         n = n->rb_right;
 832         }
 833
 834         return va;
 835 }
 836
 837 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr, struct rb_root *root)
 838 {
 839         struct rb_node *n = root->rb_node;
 840
 841         addr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)addr);
 842
 843         while (n) {
 844                 struct vmap_area *va;
 845
 846                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 847                 if (addr < va->va_start)
 848                         n = n->rb_left;
 849                 else if (addr >= va->va_end)
 850                         n = n->rb_right;
 851                 else
 852                         return va;
 853         }
 854
 855         return NULL;
 856 }
 857
 858 /*
 859  * This function returns back addresses of parent node
 860  * and its left or right link for further processing.
 861  *
 862  * Otherwise NULL is returned. In that case all further
 863  * steps regarding inserting of conflicting overlap range
 864  * have to be declined and actually considered as a bug.
 865  */
 866 static __always_inline struct rb_node **
 867 find_va_links(struct vmap_area *va,
 868         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
 869         struct rb_node **parent)
 870 {
 871         struct vmap_area *tmp_va;
 872         struct rb_node **link;
 873
 874         if (root) {
 875                 link = &root->rb_node;
 876                 if (unlikely(!*link)) {
 877                         *parent = NULL;
 878                         return link;
 879                 }
 880         } else {
 881                 link = &from;
 882         }
 883
 884         /*
 885          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
 886          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
 887          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
 888          */
 889         do {
 890                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
 891
 892                 /*
 893                  * During the traversal we also do some sanity check.
 894                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
 895                  * or full overlaps.
 896                  */
 897                 if (va->va_end <= tmp_va->va_start)
 898                         link = &(*link)->rb_left;
 899                 else if (va->va_start >= tmp_va->va_end)
 900                         link = &(*link)->rb_right;
 901                 else {
 902                         WARN(1, "vmalloc bug: 0x%lx-0x%lx overlaps with 0x%lx-0x%lx\n",
 903                                 va->va_start, va->va_end, tmp_va->va_start, tmp_va->va_end);
 904
 905                         return NULL;
 906                 }
 907         } while (*link);
 908
 909         *parent = &tmp_va->rb_node;
 910         return link;
 911 }
 912
 913 static __always_inline struct list_head *
 914 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
 915 {
 916         struct list_head *list;
 917
 918         if (unlikely(!parent))
 919                 /*
 920                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
 921                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
 922                  * there is no free vmap space. Normally it does not
 923                  * happen but we handle this case anyway.
 924                  */
 925                 return NULL;
 926
 927         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 928         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
 929 }
 930
 931 static __always_inline void
 932 __link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 933         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 934         struct list_head *head, bool augment)
 935 {
 936         /*
 937          * VA is still not in the list, but we can
 938          * identify its future previous list_head node.
 939          */
 940         if (likely(parent)) {
 941                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
 942                 if (&parent->rb_right != link)
 943                         head = head->prev;
 944         }
 945
 946         /* Insert to the rb-tree */
 947         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
 948         if (augment) {
 949                 /*
 950                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
 951                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
 952                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
 953                  * It is because we populate the tree from the bottom
 954                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
 955                  *
 956                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
 957                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
 958                  * the correct order later on.
 959                  */
 960                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
 961                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 962                 va->subtree_max_size = 0;
 963         } else {
 964                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
 965         }
 966
 967         /* Address-sort this list */
 968         list_add(&va->list, head);
 969 }
 970
 971 static __always_inline void
 972 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 973         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 974         struct list_head *head)
 975 {
 976         __link_va(va, root, parent, link, head, false);
 977 }
 978
 979 static __always_inline void
 980 link_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
 981         struct rb_node *parent, struct rb_node **link,
 982         struct list_head *head)
 983 {
 984         __link_va(va, root, parent, link, head, true);
 985 }
 986
 987 static __always_inline void
 988 __unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root, bool augment)
 989 {
 990         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
 991                 return;
 992
 993         if (augment)
 994                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
 995                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
 996         else
 997                 rb_erase(&va->rb_node, root);
 998
 999         list_del_init(&va->list);
1000         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
1001 }
1002
1003 static __always_inline void
1004 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1005 {
1006         __unlink_va(va, root, false);
1007 }
1008
1009 static __always_inline void
1010 unlink_va_augment(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
1011 {
1012         __unlink_va(va, root, true);
1013 }
1014
1015 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1016 /*
1017  * Gets called when remove the node and rotate.
1018  */
1019 static __always_inline unsigned long
1020 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
1021 {
1022         return max3(va_size(va),
1023                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
1024                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
1025 }
1026
1027 static void
1028 augment_tree_propagate_check(void)
1029 {
1030         struct vmap_area *va;
1031         unsigned long computed_size;
1032
1033         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
1034                 computed_size = compute_subtree_max_size(va);
1035                 if (computed_size != va->subtree_max_size)
1036                         pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
1037                                 va_size(va), va->subtree_max_size);
1038         }
1039 }
1040 #endif
1041
1042 /*
1043  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
1044  * levels starting from VA point. The propagation must be done
1045  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
1046  * in case of newly inserting of VA to the tree.
1047  *
1048  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
1049  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
1050  * - After VA has been shrunk(allocation path);
1051  * - After VA has been increased(merging path).
1052  *
1053  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
1054  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
1055  * to the root node.
1056  *
1057  *       4--8
1058  *        /\
1059  *       /  \
1060  *      /    \
1061  *    2--2  8--8
1062  *
1063  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
1064  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
1065  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
1066  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
1067  * node becomes 4--6.
1068  */
1069 static __always_inline void
1070 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
1071 {
1072         /*
1073          * Populate the tree from bottom towards the root until
1074          * the calculated maximum available size of checked node
1075          * is equal to its current one.
1076          */
1077         free_vmap_area_rb_augment_cb_propagate(&va->rb_node, NULL);
1078
1079 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
1080         augment_tree_propagate_check();
1081 #endif
1082 }
1083
1084 static void
1085 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
1086         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1087 {
1088         struct rb_node **link;
1089         struct rb_node *parent;
1090
1091         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1092         if (link)
1093                 link_va(va, root, parent, link, head);
1094 }
1095
1096 static void
1097 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1098         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
1099         struct list_head *head)
1100 {
1101         struct rb_node **link;
1102         struct rb_node *parent;
1103
1104         if (from)
1105                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
1106         else
1107                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1108
1109         if (link) {
1110                 link_va_augment(va, root, parent, link, head);
1111                 augment_tree_propagate_from(va);
1112         }
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
1117  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
1118  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
1119  * freed.
1120  *
1121  * Please note, it can return NULL in case of overlap
1122  * ranges, followed by WARN() report. Despite it is a
1123  * buggy behaviour, a system can be alive and keep
1124  * ongoing.
1125  */
1126 static __always_inline struct vmap_area *
1127 __merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1128         struct rb_root *root, struct list_head *head, bool augment)
1129 {
1130         struct vmap_area *sibling;
1131         struct list_head *next;
1132         struct rb_node **link;
1133         struct rb_node *parent;
1134         bool merged = false;
1135
1136         /*
1137          * Find a place in the tree where VA potentially will be
1138          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
1139          */
1140         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
1141         if (!link)
1142                 return NULL;
1143
1144         /*
1145          * Get next node of VA to check if merging can be done.
1146          */
1147         next = get_va_next_sibling(parent, link);
1148         if (unlikely(next == NULL))
1149                 goto insert;
1150
1151         /*
1152          * start            end
1153          * |                |
1154          * |<------VA------>|<-----Next----->|
1155          *                  |                |
1156          *                  start            end
1157          */
1158         if (next != head) {
1159                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
1160                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
1161                         sibling->va_start = va->va_start;
1162
1163                         /* Free vmap_area object. */
1164                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1165
1166                         /* Point to the new merged area. */
1167                         va = sibling;
1168                         merged = true;
1169                 }
1170         }
1171
1172         /*
1173          * start            end
1174          * |                |
1175          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
1176          *                  |                |
1177          *                  start            end
1178          */
1179         if (next->prev != head) {
1180                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
1181                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
1182                         /*
1183                          * If both neighbors are coalesced, it is important
1184                          * to unlink the "next" node first, followed by merging
1185                          * with "previous" one. Otherwise the tree might not be
1186                          * fully populated if a sibling's augmented value is
1187                          * "normalized" because of rotation operations.
1188                          */
1189                         if (merged)
1190                                 __unlink_va(va, root, augment);
1191
1192                         sibling->va_end = va->va_end;
1193
1194                         /* Free vmap_area object. */
1195                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1196
1197                         /* Point to the new merged area. */
1198                         va = sibling;
1199                         merged = true;
1200                 }
1201         }
1202
1203 insert:
1204         if (!merged)
1205                 __link_va(va, root, parent, link, head, augment);
1206
1207         return va;
1208 }
1209
1210 static __always_inline struct vmap_area *
1211 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
1212         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1213 {
1214         return __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, false);
1215 }
1216
1217 static __always_inline struct vmap_area *
1218 merge_or_add_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
1219         struct rb_root *root, struct list_head *head)
1220 {
1221         va = __merge_or_add_vmap_area(va, root, head, true);
1222         if (va)
1223                 augment_tree_propagate_from(va);
1224
1225         return va;
1226 }
1227
1228 static __always_inline bool
1229 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
1230         unsigned long align, unsigned long vstart)
1231 {
1232         unsigned long nva_start_addr;
1233
1234         if (va->va_start > vstart)
1235                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1236         else
1237                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1238
1239         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
1240         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
1241                         nva_start_addr < vstart)
1242                 return false;
1243
1244         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
1249  * that will accomplish the request corresponding to passing
1250  * parameters. Please note, with an alignment bigger than PAGE_SIZE,
1251  * a search length is adjusted to account for worst case alignment
1252  * overhead.
1253  */
1254 static __always_inline struct vmap_area *
1255 find_vmap_lowest_match(struct rb_root *root, unsigned long size,
1256         unsigned long align, unsigned long vstart, bool adjust_search_size)
1257 {
1258         struct vmap_area *va;
1259         struct rb_node *node;
1260         unsigned long length;
1261
1262         /* Start from the root. */
1263         node = root->rb_node;
1264
1265         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
1266         length = adjust_search_size ? size + align - 1 : size;
1267
1268         while (node) {
1269                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1270
1271                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
1272                                 vstart < va->va_start) {
1273                         node = node->rb_left;
1274                 } else {
1275                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1276                                 return va;
1277
1278                         /*
1279                          * Does not make sense to go deeper towards the right
1280                          * sub-tree if it does not have a free block that is
1281                          * equal or bigger to the requested search length.
1282                          */
1283                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
1284                                 node = node->rb_right;
1285                                 continue;
1286                         }
1287
1288                         /*
1289                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
1290                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
1291                          * due to "vstart" restriction or an alignment overhead
1292                          * that is bigger then PAGE_SIZE.
1293                          */
1294                         while ((node = rb_parent(node))) {
1295                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
1296                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1297                                         return va;
1298
1299                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
1300                                                 vstart <= va->va_start) {
1301                                         /*
1302                                          * Shift the vstart forward. Please note, we update it with
1303                                          * parent's start address adding "1" because we do not want
1304                                          * to enter same sub-tree after it has already been checked
1305                                          * and no suitable free block found there.
1306                                          */
1307                                         vstart = va->va_start + 1;
1308                                         node = node->rb_right;
1309                                         break;
1310                                 }
1311                         }
1312                 }
1313         }
1314
1315         return NULL;
1316 }
1317
1318 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1319 #include <linux/random.h>
1320
1321 static struct vmap_area *
1322 find_vmap_lowest_linear_match(struct list_head *head, unsigned long size,
1323         unsigned long align, unsigned long vstart)
1324 {
1325         struct vmap_area *va;
1326
1327         list_for_each_entry(va, head, list) {
1328                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
1329                         continue;
1330
1331                 return va;
1332         }
1333
1334         return NULL;
1335 }
1336
1337 static void
1338 find_vmap_lowest_match_check(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1339                              unsigned long size, unsigned long align)
1340 {
1341         struct vmap_area *va_1, *va_2;
1342         unsigned long vstart;
1343         unsigned int rnd;
1344
1345         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
1346         vstart = VMALLOC_START + rnd;
1347
1348         va_1 = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, false);
1349         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(head, size, align, vstart);
1350
1351         if (va_1 != va_2)
1352                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
1353                         va_1, va_2, vstart);
1354 }
1355 #endif
1356
1357 enum fit_type {
1358         NOTHING_FIT = 0,
1359         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
1360         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
1361         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
1362         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
1363 };
1364
1365 static __always_inline enum fit_type
1366 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
1367         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
1368 {
1369         enum fit_type type;
1370
1371         /* Check if it is within VA. */
1372         if (nva_start_addr < va->va_start ||
1373                         nva_start_addr + size > va->va_end)
1374                 return NOTHING_FIT;
1375
1376         /* Now classify. */
1377         if (va->va_start == nva_start_addr) {
1378                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
1379                         type = FL_FIT_TYPE;
1380                 else
1381                         type = LE_FIT_TYPE;
1382         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
1383                 type = RE_FIT_TYPE;
1384         } else {
1385                 type = NE_FIT_TYPE;
1386         }
1387
1388         return type;
1389 }
1390
1391 static __always_inline int
1392 adjust_va_to_fit_type(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1393                       struct vmap_area *va, unsigned long nva_start_addr,
1394                       unsigned long size)
1395 {
1396         struct vmap_area *lva = NULL;
1397         enum fit_type type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1398
1399         if (type == FL_FIT_TYPE) {
1400                 /*
1401                  * No need to split VA, it fully fits.
1402                  *
1403                  * |               |
1404                  * V      NVA      V
1405                  * |---------------|
1406                  */
1407                 unlink_va_augment(va, root);
1408                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1409         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
1410                 /*
1411                  * Split left edge of fit VA.
1412                  *
1413                  * |       |
1414                  * V  NVA  V   R
1415                  * |-------|-------|
1416                  */
1417                 va->va_start += size;
1418         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
1419                 /*
1420                  * Split right edge of fit VA.
1421                  *
1422                  *         |       |
1423                  *     L   V  NVA  V
1424                  * |-------|-------|
1425                  */
1426                 va->va_end = nva_start_addr;
1427         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
1428                 /*
1429                  * Split no edge of fit VA.
1430                  *
1431                  *     |       |
1432                  *   L V  NVA  V R
1433                  * |---|-------|---|
1434                  */
1435                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
1436                 if (unlikely(!lva)) {
1437                         /*
1438                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
1439                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
1440                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
1441                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
1442                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
1443                          * are its main fitting cases.
1444                          *
1445                          * There are a few exceptions though, as an example it is
1446                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
1447                          * big free space that has to be split.
1448                          *
1449                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
1450                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
1451                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
1452                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
1453                          * split purpose. That is rare and most time does not
1454                          * occur.
1455                          *
1456                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
1457                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
1458                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
1459                          * triggered to repeat one more time. See more details
1460                          * in alloc_vmap_area() function.
1461                          */
1462                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1463                         if (!lva)
1464                                 return -1;
1465                 }
1466
1467                 /*
1468                  * Build the remainder.
1469                  */
1470                 lva->va_start = va->va_start;
1471                 lva->va_end = nva_start_addr;
1472
1473                 /*
1474                  * Shrink this VA to remaining size.
1475                  */
1476                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1477         } else {
1478                 return -1;
1479         }
1480
1481         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1482                 augment_tree_propagate_from(va);
1483
1484                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1485                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node, root, head);
1486         }
1487
1488         return 0;
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1493  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1494  */
1495 static __always_inline unsigned long
1496 __alloc_vmap_area(struct rb_root *root, struct list_head *head,
1497         unsigned long size, unsigned long align,
1498         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1499 {
1500         bool adjust_search_size = true;
1501         unsigned long nva_start_addr;
1502         struct vmap_area *va;
1503         int ret;
1504
1505         /*
1506          * Do not adjust when:
1507          *   a) align <= PAGE_SIZE, because it does not make any sense.
1508          *      All blocks(their start addresses) are at least PAGE_SIZE
1509          *      aligned anyway;
1510          *   b) a short range where a requested size corresponds to exactly
1511          *      specified [vstart:vend] interval and an alignment > PAGE_SIZE.
1512          *      With adjusted search length an allocation would not succeed.
1513          */
1514         if (align <= PAGE_SIZE || (align > PAGE_SIZE && (vend - vstart) == size))
1515                 adjust_search_size = false;
1516
1517         va = find_vmap_lowest_match(root, size, align, vstart, adjust_search_size);
1518         if (unlikely(!va))
1519                 return vend;
1520
1521         if (va->va_start > vstart)
1522                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1523         else
1524                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1525
1526         /* Check the "vend" restriction. */
1527         if (nva_start_addr + size > vend)
1528                 return vend;
1529
1530         /* Update the free vmap_area. */
1531         ret = adjust_va_to_fit_type(root, head, va, nva_start_addr, size);
1532         if (WARN_ON_ONCE(ret))
1533                 return vend;
1534
1535 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1536         find_vmap_lowest_match_check(root, head, size, align);
1537 #endif
1538
1539         return nva_start_addr;
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1544  */
1545 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1546 {
1547         /*
1548          * Remove from the busy tree/list.
1549          */
1550         spin_lock(&vmap_area_lock);
1551         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1552         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1553
1554         /*
1555          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1556          */
1557         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1558         merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1559         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1560 }
1561
1562 static inline void
1563 preload_this_cpu_lock(spinlock_t *lock, gfp_t gfp_mask, int node)
1564 {
1565         struct vmap_area *va = NULL;
1566
1567         /*
1568          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1569          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. It guarantees that
1570          * a CPU that does an allocation is preloaded.
1571          *
1572          * We do it in non-atomic context, thus it allows us to use more
1573          * permissive allocation masks to be more stable under low memory
1574          * condition and high memory pressure.
1575          */
1576         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1577                 va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1578
1579         spin_lock(lock);
1580
1581         if (va && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, va))
1582                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1587  * vstart and vend.
1588  */
1589 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1590                                 unsigned long align,
1591                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1592                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1593 {
1594         struct vmap_area *va;
1595         unsigned long freed;
1596         unsigned long addr;
1597         int purged = 0;
1598         int ret;
1599
1600         BUG_ON(!size);
1601         BUG_ON(offset_in_page(size));
1602         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1603
1604         if (unlikely(!vmap_initialized))
1605                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1606
1607         might_sleep();
1608         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1609
1610         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1611         if (unlikely(!va))
1612                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1613
1614         /*
1615          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1616          * to avoid false negatives.
1617          */
1618         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1619
1620 retry:
1621         preload_this_cpu_lock(&free_vmap_area_lock, gfp_mask, node);
1622         addr = __alloc_vmap_area(&free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list,
1623                 size, align, vstart, vend);
1624         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1625
1626         trace_alloc_vmap_area(addr, size, align, vstart, vend, addr == vend);
1627
1628         /*
1629          * If an allocation fails, the "vend" address is
1630          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1631          */
1632         if (unlikely(addr == vend))
1633                 goto overflow;
1634
1635         va->va_start = addr;
1636         va->va_end = addr + size;
1637         va->vm = NULL;
1638
1639         spin_lock(&vmap_area_lock);
1640         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1641         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1642
1643         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1644         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1645         BUG_ON(va->va_end > vend);
1646
1647         ret = kasan_populate_vmalloc(addr, size);
1648         if (ret) {
1649                 free_vmap_area(va);
1650                 return ERR_PTR(ret);
1651         }
1652
1653         return va;
1654
1655 overflow:
1656         if (!purged) {
1657                 purge_vmap_area_lazy();
1658                 purged = 1;
1659                 goto retry;
1660         }
1661
1662         freed = 0;
1663         blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1664
1665         if (freed > 0) {
1666                 purged = 0;
1667                 goto retry;
1668         }
1669
1670         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1671                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1672                         size);
1673
1674         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1675         return ERR_PTR(-EBUSY);
1676 }
1677
1678 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1679 {
1680         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1681 }
1682 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1683
1684 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1685 {
1686         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1687 }
1688 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1689
1690 /*
1691  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1692  * before attempting to purge with a TLB flush.
1693  *
1694  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1695  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1696  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1697  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1698  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1699  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1700  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1701  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1702  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1703  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1704  * becomes a problem on bigger systems.
1705  */
1706 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1707 {
1708         unsigned int log;
1709
1710         log = fls(num_online_cpus());
1711
1712         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1713 }
1714
1715 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1716
1717 /*
1718  * Serialize vmap purging.  There is no actual critical section protected
1719  * by this lock, but we want to avoid concurrent calls for performance
1720  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1721  */
1722 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1723
1724 /* for per-CPU blocks */
1725 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1726
1727 /*
1728  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1729  */
1730 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1731 {
1732         unsigned long resched_threshold;
1733         unsigned int num_purged_areas = 0;
1734         struct list_head local_purge_list;
1735         struct vmap_area *va, *n_va;
1736
1737         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1738
1739         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1740         purge_vmap_area_root = RB_ROOT;
1741         list_replace_init(&purge_vmap_area_list, &local_purge_list);
1742         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1743
1744         if (unlikely(list_empty(&local_purge_list)))
1745                 goto out;
1746
1747         start = min(start,
1748                 list_first_entry(&local_purge_list,
1749                         struct vmap_area, list)->va_start);
1750
1751         end = max(end,
1752                 list_last_entry(&local_purge_list,
1753                         struct vmap_area, list)->va_end);
1754
1755         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1756         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1757
1758         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1759         list_for_each_entry_safe(va, n_va, &local_purge_list, list) {
1760                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1761                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1762                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1763
1764                 /*
1765                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1766                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1767                  * anything.
1768                  */
1769                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(va, &free_vmap_area_root,
1770                                 &free_vmap_area_list);
1771
1772                 if (!va)
1773                         continue;
1774
1775                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1776                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1777                                               va->va_start, va->va_end);
1778
1779                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1780                 num_purged_areas++;
1781
1782                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1783                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1784         }
1785         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1786
1787 out:
1788         trace_purge_vmap_area_lazy(start, end, num_purged_areas);
1789         return num_purged_areas > 0;
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1794  */
1795 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1796 {
1797         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1798         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1799         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1800         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1801 }
1802
1803 static void drain_vmap_area_work(struct work_struct *work)
1804 {
1805         unsigned long nr_lazy;
1806
1807         do {
1808                 mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1809                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1810                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1811
1812                 /* Recheck if further work is required. */
1813                 nr_lazy = atomic_long_read(&vmap_lazy_nr);
1814         } while (nr_lazy > lazy_max_pages());
1815 }
1816
1817 /*
1818  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1819  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1820  * previously.
1821  */
1822 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1823 {
1824         unsigned long nr_lazy;
1825
1826         spin_lock(&vmap_area_lock);
1827         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1828         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1829
1830         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1831                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1832
1833         /*
1834          * Merge or place it to the purge tree/list.
1835          */
1836         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
1837         merge_or_add_vmap_area(va,
1838                 &purge_vmap_area_root, &purge_vmap_area_list);
1839         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
1840
1841         /* After this point, we may free va at any time */
1842         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1843                 schedule_work(&drain_vmap_work);
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Free and unmap a vmap area
1848  */
1849 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1850 {
1851         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1852         vunmap_range_noflush(va->va_start, va->va_end);
1853         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1854                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1855
1856         free_vmap_area_noflush(va);
1857 }
1858
1859 struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1860 {
1861         struct vmap_area *va;
1862
1863         spin_lock(&vmap_area_lock);
1864         va = __find_vmap_area(addr, &vmap_area_root);
1865         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1866
1867         return va;
1868 }
1869
1870 /*** Per cpu kva allocator ***/
1871
1872 /*
1873  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1874  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1875  */
1876 /*
1877  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1878  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1879  * instead (we just need a rough idea)
1880  */
1881 #if BITS_PER_LONG == 32
1882 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1883 #else
1884 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1885 #endif
1886
1887 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1888 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1889 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1890 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1891 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1892 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1893 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1894                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1895                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1896                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1897
1898 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1899
1900 struct vmap_block_queue {
1901         spinlock_t lock;
1902         struct list_head free;
1903 };
1904
1905 struct vmap_block {
1906         spinlock_t lock;
1907         struct vmap_area *va;
1908         unsigned long free, dirty;
1909         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1910         struct list_head free_list;
1911         struct rcu_head rcu_head;
1912         struct list_head purge;
1913 };
1914
1915 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1916 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1917
1918 /*
1919  * XArray of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1920  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1921  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1922  */
1923 static DEFINE_XARRAY(vmap_blocks);
1924
1925 /*
1926  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1927  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1928  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1929  * big problem.
1930  */
1931
1932 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1933 {
1934         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1935         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1936         return addr;
1937 }
1938
1939 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1940 {
1941         unsigned long addr;
1942
1943         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1944         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1945         return (void *)addr;
1946 }
1947
1948 /**
1949  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1950  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1951  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1952  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1953  *
1954  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1955  */
1956 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1957 {
1958         struct vmap_block_queue *vbq;
1959         struct vmap_block *vb;
1960         struct vmap_area *va;
1961         unsigned long vb_idx;
1962         int node, err;
1963         void *vaddr;
1964
1965         node = numa_node_id();
1966
1967         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1968                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1969         if (unlikely(!vb))
1970                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1971
1972         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1973                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1974                                         node, gfp_mask);
1975         if (IS_ERR(va)) {
1976                 kfree(vb);
1977                 return ERR_CAST(va);
1978         }
1979
1980         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1981         spin_lock_init(&vb->lock);
1982         vb->va = va;
1983         /* At least something should be left free */
1984         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1985         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1986         vb->dirty = 0;
1987         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1988         vb->dirty_max = 0;
1989         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1990
1991         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1992         err = xa_insert(&vmap_blocks, vb_idx, vb, gfp_mask);
1993         if (err) {
1994                 kfree(vb);
1995                 free_vmap_area(va);
1996                 return ERR_PTR(err);
1997         }
1998
1999         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2000         spin_lock(&vbq->lock);
2001         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
2002         spin_unlock(&vbq->lock);
2003
2004         return vaddr;
2005 }
2006
2007 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
2008 {
2009         struct vmap_block *tmp;
2010
2011         tmp = xa_erase(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
2012         BUG_ON(tmp != vb);
2013
2014         free_vmap_area_noflush(vb->va);
2015         kfree_rcu(vb, rcu_head);
2016 }
2017
2018 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
2019 {
2020         LIST_HEAD(purge);
2021         struct vmap_block *vb;
2022         struct vmap_block *n_vb;
2023         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2024
2025         rcu_read_lock();
2026         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2027
2028                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
2029                         continue;
2030
2031                 spin_lock(&vb->lock);
2032                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2033                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
2034                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
2035                         vb->dirty_min = 0;
2036                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
2037                         spin_lock(&vbq->lock);
2038                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2039                         spin_unlock(&vbq->lock);
2040                         spin_unlock(&vb->lock);
2041                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
2042                 } else
2043                         spin_unlock(&vb->lock);
2044         }
2045         rcu_read_unlock();
2046
2047         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
2048                 list_del(&vb->purge);
2049                 free_vmap_block(vb);
2050         }
2051 }
2052
2053 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
2054 {
2055         int cpu;
2056
2057         for_each_possible_cpu(cpu)
2058                 purge_fragmented_blocks(cpu);
2059 }
2060
2061 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
2062 {
2063         struct vmap_block_queue *vbq;
2064         struct vmap_block *vb;
2065         void *vaddr = NULL;
2066         unsigned int order;
2067
2068         BUG_ON(offset_in_page(size));
2069         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2070         if (WARN_ON(size == 0)) {
2071                 /*
2072                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
2073                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
2074                  * early.
2075                  */
2076                 return NULL;
2077         }
2078         order = get_order(size);
2079
2080         rcu_read_lock();
2081         vbq = raw_cpu_ptr(&vmap_block_queue);
2082         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2083                 unsigned long pages_off;
2084
2085                 spin_lock(&vb->lock);
2086                 if (vb->free < (1UL << order)) {
2087                         spin_unlock(&vb->lock);
2088                         continue;
2089                 }
2090
2091                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
2092                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
2093                 vb->free -= 1UL << order;
2094                 if (vb->free == 0) {
2095                         spin_lock(&vbq->lock);
2096                         list_del_rcu(&vb->free_list);
2097                         spin_unlock(&vbq->lock);
2098                 }
2099
2100                 spin_unlock(&vb->lock);
2101                 break;
2102         }
2103
2104         rcu_read_unlock();
2105
2106         /* Allocate new block if nothing was found */
2107         if (!vaddr)
2108                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
2109
2110         return vaddr;
2111 }
2112
2113 static void vb_free(unsigned long addr, unsigned long size)
2114 {
2115         unsigned long offset;
2116         unsigned int order;
2117         struct vmap_block *vb;
2118
2119         BUG_ON(offset_in_page(size));
2120         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
2121
2122         flush_cache_vunmap(addr, addr + size);
2123
2124         order = get_order(size);
2125         offset = (addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1)) >> PAGE_SHIFT;
2126         vb = xa_load(&vmap_blocks, addr_to_vb_idx(addr));
2127
2128         vunmap_range_noflush(addr, addr + size);
2129
2130         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2131                 flush_tlb_kernel_range(addr, addr + size);
2132
2133         spin_lock(&vb->lock);
2134
2135         /* Expand dirty range */
2136         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
2137         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
2138
2139         vb->dirty += 1UL << order;
2140         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
2141                 BUG_ON(vb->free);
2142                 spin_unlock(&vb->lock);
2143                 free_vmap_block(vb);
2144         } else
2145                 spin_unlock(&vb->lock);
2146 }
2147
2148 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
2149 {
2150         int cpu;
2151
2152         if (unlikely(!vmap_initialized))
2153                 return;
2154
2155         might_sleep();
2156
2157         for_each_possible_cpu(cpu) {
2158                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
2159                 struct vmap_block *vb;
2160
2161                 rcu_read_lock();
2162                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
2163                         spin_lock(&vb->lock);
2164                         if (vb->dirty && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
2165                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
2166                                 unsigned long s, e;
2167
2168                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
2169                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
2170
2171                                 start = min(s, start);
2172                                 end   = max(e, end);
2173
2174                                 flush = 1;
2175                         }
2176                         spin_unlock(&vb->lock);
2177                 }
2178                 rcu_read_unlock();
2179         }
2180
2181         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
2182         purge_fragmented_blocks_allcpus();
2183         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
2184                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
2185         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
2186 }
2187
2188 /**
2189  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
2190  *
2191  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
2192  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
2193  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
2194  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
2195  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
2196  *
2197  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
2198  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
2199  * from the vmap layer.
2200  */
2201 void vm_unmap_aliases(void)
2202 {
2203         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2204         int flush = 0;
2205
2206         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
2207 }
2208 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
2209
2210 /**
2211  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
2212  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
2213  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
2214  */
2215 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
2216 {
2217         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2218         unsigned long addr = (unsigned long)kasan_reset_tag(mem);
2219         struct vmap_area *va;
2220
2221         might_sleep();
2222         BUG_ON(!addr);
2223         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
2224         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
2225         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
2226
2227         kasan_poison_vmalloc(mem, size);
2228
2229         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2230                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
2231                 vb_free(addr, size);
2232                 return;
2233         }
2234
2235         va = find_vmap_area(addr);
2236         BUG_ON(!va);
2237         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
2238                                     (va->va_end - va->va_start));
2239         free_unmap_vmap_area(va);
2240 }
2241 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
2242
2243 /**
2244  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
2245  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
2246  * @count: number of pages
2247  * @node: prefer to allocate data structures on this node
2248  *
2249  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
2250  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
2251  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
2252  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
2253  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
2254  *
2255  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
2256  */
2257 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node)
2258 {
2259         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2260         unsigned long addr;
2261         void *mem;
2262
2263         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
2264                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
2265                 if (IS_ERR(mem))
2266                         return NULL;
2267                 addr = (unsigned long)mem;
2268         } else {
2269                 struct vmap_area *va;
2270                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
2271                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
2272                 if (IS_ERR(va))
2273                         return NULL;
2274
2275                 addr = va->va_start;
2276                 mem = (void *)addr;
2277         }
2278
2279         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, PAGE_KERNEL,
2280                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2281                 vm_unmap_ram(mem, count);
2282                 return NULL;
2283         }
2284
2285         /*
2286          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
2287          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2288          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2289          */
2290         mem = kasan_unpoison_vmalloc(mem, size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2291
2292         return mem;
2293 }
2294 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
2295
2296 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
2297
2298 static inline unsigned int vm_area_page_order(struct vm_struct *vm)
2299 {
2300 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2301         return vm->page_order;
2302 #else
2303         return 0;
2304 #endif
2305 }
2306
2307 static inline void set_vm_area_page_order(struct vm_struct *vm, unsigned int order)
2308 {
2309 #ifdef CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMALLOC
2310         vm->page_order = order;
2311 #else
2312         BUG_ON(order != 0);
2313 #endif
2314 }
2315
2316 /**
2317  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
2318  * @vm: vm_struct to add
2319  *
2320  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
2321  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
2322  * should contain proper values and the other fields should be zero.
2323  *
2324  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2325  */
2326 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
2327 {
2328         struct vm_struct *tmp, **p;
2329
2330         BUG_ON(vmap_initialized);
2331         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
2332                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
2333                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
2334                         break;
2335                 } else
2336                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
2337         }
2338         vm->next = *p;
2339         *p = vm;
2340 }
2341
2342 /**
2343  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
2344  * @vm: vm_struct to register
2345  * @align: requested alignment
2346  *
2347  * This function is used to register kernel vm area before
2348  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
2349  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
2350  * vm->addr contains the allocated address.
2351  *
2352  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
2353  */
2354 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
2355 {
2356         unsigned long addr = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2357         struct vm_struct *cur, **p;
2358
2359         BUG_ON(vmap_initialized);
2360
2361         for (p = &vmlist; (cur = *p) != NULL; p = &cur->next) {
2362                 if ((unsigned long)cur->addr - addr >= vm->size)
2363                         break;
2364                 addr = ALIGN((unsigned long)cur->addr + cur->size, align);
2365         }
2366
2367         BUG_ON(addr > VMALLOC_END - vm->size);
2368         vm->addr = (void *)addr;
2369         vm->next = *p;
2370         *p = vm;
2371         kasan_populate_early_vm_area_shadow(vm->addr, vm->size);
2372 }
2373
2374 static void vmap_init_free_space(void)
2375 {
2376         unsigned long vmap_start = 1;
2377         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
2378         struct vmap_area *busy, *free;
2379
2380         /*
2381          *     B     F     B     B     B     F
2382          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
2383          *  |           The KVA space           |
2384          *  |<--------------------------------->|
2385          */
2386         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
2387                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
2388                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2389                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2390                                 free->va_start = vmap_start;
2391                                 free->va_end = busy->va_start;
2392
2393                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2394                                         &free_vmap_area_root,
2395                                                 &free_vmap_area_list);
2396                         }
2397                 }
2398
2399                 vmap_start = busy->va_end;
2400         }
2401
2402         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
2403                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2404                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
2405                         free->va_start = vmap_start;
2406                         free->va_end = vmap_end;
2407
2408                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
2409                                 &free_vmap_area_root,
2410                                         &free_vmap_area_list);
2411                 }
2412         }
2413 }
2414
2415 void __init vmalloc_init(void)
2416 {
2417         struct vmap_area *va;
2418         struct vm_struct *tmp;
2419         int i;
2420
2421         /*
2422          * Create the cache for vmap_area objects.
2423          */
2424         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
2425
2426         for_each_possible_cpu(i) {
2427                 struct vmap_block_queue *vbq;
2428                 struct vfree_deferred *p;
2429
2430                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
2431                 spin_lock_init(&vbq->lock);
2432                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
2433                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
2434                 init_llist_head(&p->list);
2435                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
2436         }
2437
2438         /* Import existing vmlist entries. */
2439         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
2440                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
2441                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
2442                         continue;
2443
2444                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
2445                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
2446                 va->vm = tmp;
2447                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
2448         }
2449
2450         /*
2451          * Now we can initialize a free vmap space.
2452          */
2453         vmap_init_free_space();
2454         vmap_initialized = true;
2455 }
2456
2457 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2458         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2459 {
2460         vm->flags = flags;
2461         vm->addr = (void *)va->va_start;
2462         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2463         vm->caller = caller;
2464         va->vm = vm;
2465 }
2466
2467 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2468                               unsigned long flags, const void *caller)
2469 {
2470         spin_lock(&vmap_area_lock);
2471         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2472         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2473 }
2474
2475 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2476 {
2477         /*
2478          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2479          * we should make sure that vm has proper values.
2480          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2481          */
2482         smp_wmb();
2483         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2484 }
2485
2486 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2487                 unsigned long align, unsigned long shift, unsigned long flags,
2488                 unsigned long start, unsigned long end, int node,
2489                 gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2490 {
2491         struct vmap_area *va;
2492         struct vm_struct *area;
2493         unsigned long requested_size = size;
2494
2495         BUG_ON(in_interrupt());
2496         size = ALIGN(size, 1ul << shift);
2497         if (unlikely(!size))
2498                 return NULL;
2499
2500         if (flags & VM_IOREMAP)
2501                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2502                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2503
2504         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2505         if (unlikely(!area))
2506                 return NULL;
2507
2508         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2509                 size += PAGE_SIZE;
2510
2511         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2512         if (IS_ERR(va)) {
2513                 kfree(area);
2514                 return NULL;
2515         }
2516
2517         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2518
2519         /*
2520          * Mark pages for non-VM_ALLOC mappings as accessible. Do it now as a
2521          * best-effort approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
2522          * For VM_ALLOC mappings, the pages are marked as accessible after
2523          * getting mapped in __vmalloc_node_range().
2524          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
2525          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
2526          */
2527         if (!(flags & VM_ALLOC))
2528                 area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, requested_size,
2529                                                     KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
2530
2531         return area;
2532 }
2533
2534 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2535                                        unsigned long start, unsigned long end,
2536                                        const void *caller)
2537 {
2538         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags, start, end,
2539                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2540 }
2541
2542 /**
2543  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2544  * @size:        size of the area
2545  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2546  *
2547  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2548  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2549  * on success or %NULL on failure.
2550  *
2551  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2552  */
2553 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2554 {
2555         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2556                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2557                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2558                                   __builtin_return_address(0));
2559 }
2560
2561 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2562                                 const void *caller)
2563 {
2564         return __get_vm_area_node(size, 1, PAGE_SHIFT, flags,
2565                                   VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2566                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2567 }
2568
2569 /**
2570  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2571  * @addr:         base address
2572  *
2573  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2574  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2575  * pointer valid.
2576  *
2577  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2578  */
2579 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2580 {
2581         struct vmap_area *va;
2582
2583         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2584         if (!va)
2585                 return NULL;
2586
2587         return va->vm;
2588 }
2589
2590 /**
2591  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2592  * @addr:           base address
2593  *
2594  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2595  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2596  * on SMP machines, except for its size or flags.
2597  *
2598  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2599  */
2600 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2601 {
2602         struct vmap_area *va;
2603
2604         might_sleep();
2605
2606         spin_lock(&vmap_area_lock);
2607         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr, &vmap_area_root);
2608         if (va && va->vm) {
2609                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2610
2611                 va->vm = NULL;
2612                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2613
2614                 kasan_free_module_shadow(vm);
2615                 free_unmap_vmap_area(va);
2616
2617                 return vm;
2618         }
2619
2620         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2621         return NULL;
2622 }
2623
2624 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2625                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2626 {
2627         int i;
2628
2629         /* HUGE_VMALLOC passes small pages to set_direct_map */
2630         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2631                 if (page_address(area->pages[i]))
2632                         set_direct_map(area->pages[i]);
2633 }
2634
2635 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2636 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2637 {
2638         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2639         unsigned int page_order = vm_area_page_order(area);
2640         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2641         int flush_dmap = 0;
2642         int i;
2643
2644         remove_vm_area(area->addr);
2645
2646         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2647         if (!flush_reset)
2648                 return;
2649
2650         /*
2651          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2652          * return.
2653          */
2654         if (!deallocate_pages) {
2655                 vm_unmap_aliases();
2656                 return;
2657         }
2658
2659         /*
2660          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2661          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2662          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2663          */
2664         for (i = 0; i < area->nr_pages; i += 1U << page_order) {
2665                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2666                 if (addr) {
2667                         unsigned long page_size;
2668
2669                         page_size = PAGE_SIZE << page_order;
2670                         start = min(addr, start);
2671                         end = max(addr + page_size, end);
2672                         flush_dmap = 1;
2673                 }
2674         }
2675
2676         /*
2677          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2678          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2679          * reset the direct map permissions to the default.
2680          */
2681         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2682         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2683         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2684 }
2685
2686 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2687 {
2688         struct vm_struct *area;
2689
2690         if (!addr)
2691                 return;
2692
2693         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2694                         addr))
2695                 return;
2696
2697         area = find_vm_area(addr);
2698         if (unlikely(!area)) {
2699                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2700                                 addr);
2701                 return;
2702         }
2703
2704         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2705         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2706
2707         kasan_poison_vmalloc(area->addr, get_vm_area_size(area));
2708
2709         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2710
2711         if (deallocate_pages) {
2712                 int i;
2713
2714                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2715                         struct page *page = area->pages[i];
2716
2717                         BUG_ON(!page);
2718                         mod_memcg_page_state(page, MEMCG_VMALLOC, -1);
2719                         /*
2720                          * High-order allocs for huge vmallocs are split, so
2721                          * can be freed as an array of order-0 allocations
2722                          */
2723                         __free_pages(page, 0);
2724                         cond_resched();
2725                 }
2726                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2727
2728                 kvfree(area->pages);
2729         }
2730
2731         kfree(area);
2732 }
2733
2734 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2735 {
2736         /*
2737          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2738          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2739          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2740          * another cpu's list. schedule_work() should be fine with this too.
2741          */
2742         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2743
2744         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2745                 schedule_work(&p->wq);
2746 }
2747
2748 /**
2749  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2750  * @addr:         memory base address
2751  *
2752  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2753  * except NMIs.
2754  */
2755 void vfree_atomic(const void *addr)
2756 {
2757         BUG_ON(in_nmi());
2758
2759         kmemleak_free(addr);
2760
2761         if (!addr)
2762                 return;
2763         __vfree_deferred(addr);
2764 }
2765
2766 static void __vfree(const void *addr)
2767 {
2768         if (unlikely(in_interrupt()))
2769                 __vfree_deferred(addr);
2770         else
2771                 __vunmap(addr, 1);
2772 }
2773
2774 /**
2775  * vfree - Release memory allocated by vmalloc()
2776  * @addr:  Memory base address
2777  *
2778  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as obtained
2779  * from one of the vmalloc() family of APIs.  This will usually also free the
2780  * physical memory underlying the virtual allocation, but that memory is
2781  * reference counted, so it will not be freed until the last user goes away.
2782  *
2783  * If @addr is NULL, no operation is performed.
2784  *
2785  * Context:
2786  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2787  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, it could be
2788  * if we have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2789  * conventions for vfree() arch-dependent would be a really bad idea).
2790  */
2791 void vfree(const void *addr)
2792 {
2793         BUG_ON(in_nmi());
2794
2795         kmemleak_free(addr);
2796
2797         might_sleep_if(!in_interrupt());
2798
2799         if (!addr)
2800                 return;
2801
2802         __vfree(addr);
2803 }
2804 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2805
2806 /**
2807  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2808  * @addr:   memory base address
2809  *
2810  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2811  * which was created from the page array passed to vmap().
2812  *
2813  * Must not be called in interrupt context.
2814  */
2815 void vunmap(const void *addr)
2816 {
2817         BUG_ON(in_interrupt());
2818         might_sleep();
2819         if (addr)
2820                 __vunmap(addr, 0);
2821 }
2822 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2823
2824 /**
2825  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2826  * @pages: array of page pointers
2827  * @count: number of pages to map
2828  * @flags: vm_area->flags
2829  * @prot: page protection for the mapping
2830  *
2831  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual space.
2832  * If @flags contains %VM_MAP_PUT_PAGES the ownership of the pages array itself
2833  * (which must be kmalloc or vmalloc memory) and one reference per pages in it
2834  * are transferred from the caller to vmap(), and will be freed / dropped when
2835  * vfree() is called on the return value.
2836  *
2837  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2838  */
2839 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2840            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2841 {
2842         struct vm_struct *area;
2843         unsigned long addr;
2844         unsigned long size;             /* In bytes */
2845
2846         might_sleep();
2847
2848         /*
2849          * Your top guard is someone else's bottom guard. Not having a top
2850          * guard compromises someone else's mappings too.
2851          */
2852         if (WARN_ON_ONCE(flags & VM_NO_GUARD))
2853                 flags &= ~VM_NO_GUARD;
2854
2855         if (count > totalram_pages())
2856                 return NULL;
2857
2858         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2859         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2860         if (!area)
2861                 return NULL;
2862
2863         addr = (unsigned long)area->addr;
2864         if (vmap_pages_range(addr, addr + size, pgprot_nx(prot),
2865                                 pages, PAGE_SHIFT) < 0) {
2866                 vunmap(area->addr);
2867                 return NULL;
2868         }
2869
2870         if (flags & VM_MAP_PUT_PAGES) {
2871                 area->pages = pages;
2872                 area->nr_pages = count;
2873         }
2874         return area->addr;
2875 }
2876 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2877
2878 #ifdef CONFIG_VMAP_PFN
2879 struct vmap_pfn_data {
2880         unsigned long   *pfns;
2881         pgprot_t        prot;
2882         unsigned int    idx;
2883 };
2884
2885 static int vmap_pfn_apply(pte_t *pte, unsigned long addr, void *private)
2886 {
2887         struct vmap_pfn_data *data = private;
2888
2889         if (WARN_ON_ONCE(pfn_valid(data->pfns[data->idx])))
2890                 return -EINVAL;
2891         *pte = pte_mkspecial(pfn_pte(data->pfns[data->idx++], data->prot));
2892         return 0;
2893 }
2894
2895 /**
2896  * vmap_pfn - map an array of PFNs into virtually contiguous space
2897  * @pfns: array of PFNs
2898  * @count: number of pages to map
2899  * @prot: page protection for the mapping
2900  *
2901  * Maps @count PFNs from @pfns into contiguous kernel virtual space and returns
2902  * the start address of the mapping.
2903  */
2904 void *vmap_pfn(unsigned long *pfns, unsigned int count, pgprot_t prot)
2905 {
2906         struct vmap_pfn_data data = { .pfns = pfns, .prot = pgprot_nx(prot) };
2907         struct vm_struct *area;
2908
2909         area = get_vm_area_caller(count * PAGE_SIZE, VM_IOREMAP,
2910                         __builtin_return_address(0));
2911         if (!area)
2912                 return NULL;
2913         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2914                         count * PAGE_SIZE, vmap_pfn_apply, &data)) {
2915                 free_vm_area(area);
2916                 return NULL;
2917         }
2918         return area->addr;
2919 }
2920 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmap_pfn);
2921 #endif /* CONFIG_VMAP_PFN */
2922
2923 static inline unsigned int
2924 vm_area_alloc_pages(gfp_t gfp, int nid,
2925                 unsigned int order, unsigned int nr_pages, struct page **pages)
2926 {
2927         unsigned int nr_allocated = 0;
2928         struct page *page;
2929         int i;
2930
2931         /*
2932          * For order-0 pages we make use of bulk allocator, if
2933          * the page array is partly or not at all populated due
2934          * to fails, fallback to a single page allocator that is
2935          * more permissive.
2936          */
2937         if (!order) {
2938                 gfp_t bulk_gfp = gfp & ~__GFP_NOFAIL;
2939
2940                 while (nr_allocated < nr_pages) {
2941                         unsigned int nr, nr_pages_request;
2942
2943                         /*
2944                          * A maximum allowed request is hard-coded and is 100
2945                          * pages per call. That is done in order to prevent a
2946                          * long preemption off scenario in the bulk-allocator
2947                          * so the range is [1:100].
2948                          */
2949                         nr_pages_request = min(100U, nr_pages - nr_allocated);
2950
2951                         /* memory allocation should consider mempolicy, we can't
2952                          * wrongly use nearest node when nid == NUMA_NO_NODE,
2953                          * otherwise memory may be allocated in only one node,
2954                          * but mempolicy wants to alloc memory by interleaving.
2955                          */
2956                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && nid == NUMA_NO_NODE)
2957                                 nr = alloc_pages_bulk_array_mempolicy(bulk_gfp,
2958                                                         nr_pages_request,
2959                                                         pages + nr_allocated);
2960
2961                         else
2962                                 nr = alloc_pages_bulk_array_node(bulk_gfp, nid,
2963                                                         nr_pages_request,
2964                                                         pages + nr_allocated);
2965
2966                         nr_allocated += nr;
2967                         cond_resched();
2968
2969                         /*
2970                          * If zero or pages were obtained partly,
2971                          * fallback to a single page allocator.
2972                          */
2973                         if (nr != nr_pages_request)
2974                                 break;
2975                 }
2976         }
2977
2978         /* High-order pages or fallback path if "bulk" fails. */
2979
2980         while (nr_allocated < nr_pages) {
2981                 if (fatal_signal_pending(current))
2982                         break;
2983
2984                 if (nid == NUMA_NO_NODE)
2985                         page = alloc_pages(gfp, order);
2986                 else
2987                         page = alloc_pages_node(nid, gfp, order);
2988                 if (unlikely(!page))
2989                         break;
2990                 /*
2991                  * Higher order allocations must be able to be treated as
2992                  * indepdenent small pages by callers (as they can with
2993                  * small-page vmallocs). Some drivers do their own refcounting
2994                  * on vmalloc_to_page() pages, some use page->mapping,
2995                  * page->lru, etc.
2996                  */
2997                 if (order)
2998                         split_page(page, order);
2999
3000                 /*
3001                  * Careful, we allocate and map page-order pages, but
3002                  * tracking is done per PAGE_SIZE page so as to keep the
3003                  * vm_struct APIs independent of the physical/mapped size.
3004                  */
3005                 for (i = 0; i < (1U << order); i++)
3006                         pages[nr_allocated + i] = page + i;
3007
3008                 cond_resched();
3009                 nr_allocated += 1U << order;
3010         }
3011
3012         return nr_allocated;
3013 }
3014
3015 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
3016                                  pgprot_t prot, unsigned int page_shift,
3017                                  int node)
3018 {
3019         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
3020         bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3021         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
3022         unsigned long size = get_vm_area_size(area);
3023         unsigned long array_size;
3024         unsigned int nr_small_pages = size >> PAGE_SHIFT;
3025         unsigned int page_order;
3026         unsigned int flags;
3027         int ret;
3028
3029         array_size = (unsigned long)nr_small_pages * sizeof(struct page *);
3030         gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
3031         if (!(gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)))
3032                 gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
3033
3034         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
3035         if (array_size > PAGE_SIZE) {
3036                 area->pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp, node,
3037                                         area->caller);
3038         } else {
3039                 area->pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
3040         }
3041
3042         if (!area->pages) {
3043                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3044                         "vmalloc error: size %lu, failed to allocated page array size %lu",
3045                         nr_small_pages * PAGE_SIZE, array_size);
3046                 free_vm_area(area);
3047                 return NULL;
3048         }
3049
3050         set_vm_area_page_order(area, page_shift - PAGE_SHIFT);
3051         page_order = vm_area_page_order(area);
3052
3053         area->nr_pages = vm_area_alloc_pages(gfp_mask | __GFP_NOWARN,
3054                 node, page_order, nr_small_pages, area->pages);
3055
3056         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
3057         if (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) {
3058                 int i;
3059
3060                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
3061                         mod_memcg_page_state(area->pages[i], MEMCG_VMALLOC, 1);
3062         }
3063
3064         /*
3065          * If not enough pages were obtained to accomplish an
3066          * allocation request, free them via __vfree() if any.
3067          */
3068         if (area->nr_pages != nr_small_pages) {
3069                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3070                         "vmalloc error: size %lu, page order %u, failed to allocate pages",
3071                         area->nr_pages * PAGE_SIZE, page_order);
3072                 goto fail;
3073         }
3074
3075         /*
3076          * page tables allocations ignore external gfp mask, enforce it
3077          * by the scope API
3078          */
3079         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3080                 flags = memalloc_nofs_save();
3081         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3082                 flags = memalloc_noio_save();
3083
3084         do {
3085                 ret = vmap_pages_range(addr, addr + size, prot, area->pages,
3086                         page_shift);
3087                 if (nofail && (ret < 0))
3088                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3089         } while (nofail && (ret < 0));
3090
3091         if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == __GFP_IO)
3092                 memalloc_nofs_restore(flags);
3093         else if ((gfp_mask & (__GFP_FS | __GFP_IO)) == 0)
3094                 memalloc_noio_restore(flags);
3095
3096         if (ret < 0) {
3097                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3098                         "vmalloc error: size %lu, failed to map pages",
3099                         area->nr_pages * PAGE_SIZE);
3100                 goto fail;
3101         }
3102
3103         return area->addr;
3104
3105 fail:
3106         __vfree(area->addr);
3107         return NULL;
3108 }
3109
3110 /**
3111  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
3112  * @size:                 allocation size
3113  * @align:                desired alignment
3114  * @start:                vm area range start
3115  * @end:                  vm area range end
3116  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
3117  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
3118  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
3119  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3120  * @caller:               caller's return address
3121  *
3122  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3123  * allocator with @gfp_mask flags. Please note that the full set of gfp
3124  * flags are not supported. GFP_KERNEL, GFP_NOFS and GFP_NOIO are all
3125  * supported.
3126  * Zone modifiers are not supported. From the reclaim modifiers
3127  * __GFP_DIRECT_RECLAIM is required (aka GFP_NOWAIT is not supported)
3128  * and only __GFP_NOFAIL is supported (i.e. __GFP_NORETRY and
3129  * __GFP_RETRY_MAYFAIL are not supported).
3130  *
3131  * __GFP_NOWARN can be used to suppress failures messages.
3132  *
3133  * Map them into contiguous kernel virtual space, using a pagetable
3134  * protection of @prot.
3135  *
3136  * Return: the address of the area or %NULL on failure
3137  */
3138 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
3139                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
3140                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
3141                         const void *caller)
3142 {
3143         struct vm_struct *area;
3144         void *ret;
3145         kasan_vmalloc_flags_t kasan_flags = KASAN_VMALLOC_NONE;
3146         unsigned long real_size = size;
3147         unsigned long real_align = align;
3148         unsigned int shift = PAGE_SHIFT;
3149
3150         if (WARN_ON_ONCE(!size))
3151                 return NULL;
3152
3153         if ((size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages()) {
3154                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3155                         "vmalloc error: size %lu, exceeds total pages",
3156                         real_size);
3157                 return NULL;
3158         }
3159
3160         if (vmap_allow_huge && (vm_flags & VM_ALLOW_HUGE_VMAP)) {
3161                 unsigned long size_per_node;
3162
3163                 /*
3164                  * Try huge pages. Only try for PAGE_KERNEL allocations,
3165                  * others like modules don't yet expect huge pages in
3166                  * their allocations due to apply_to_page_range not
3167                  * supporting them.
3168                  */
3169
3170                 size_per_node = size;
3171                 if (node == NUMA_NO_NODE)
3172                         size_per_node /= num_online_nodes();
3173                 if (arch_vmap_pmd_supported(prot) && size_per_node >= PMD_SIZE)
3174                         shift = PMD_SHIFT;
3175                 else
3176                         shift = arch_vmap_pte_supported_shift(size_per_node);
3177
3178                 align = max(real_align, 1UL << shift);
3179                 size = ALIGN(real_size, 1UL << shift);
3180         }
3181
3182 again:
3183         area = __get_vm_area_node(real_size, align, shift, VM_ALLOC |
3184                                   VM_UNINITIALIZED | vm_flags, start, end, node,
3185                                   gfp_mask, caller);
3186         if (!area) {
3187                 bool nofail = gfp_mask & __GFP_NOFAIL;
3188                 warn_alloc(gfp_mask, NULL,
3189                         "vmalloc error: size %lu, vm_struct allocation failed%s",
3190                         real_size, (nofail) ? ". Retrying." : "");
3191                 if (nofail) {
3192                         schedule_timeout_uninterruptible(1);
3193                         goto again;
3194                 }
3195                 goto fail;
3196         }
3197
3198         /*
3199          * Prepare arguments for __vmalloc_area_node() and
3200          * kasan_unpoison_vmalloc().
3201          */
3202         if (pgprot_val(prot) == pgprot_val(PAGE_KERNEL)) {
3203                 if (kasan_hw_tags_enabled()) {
3204                         /*
3205                          * Modify protection bits to allow tagging.
3206                          * This must be done before mapping.
3207                          */
3208                         prot = arch_vmap_pgprot_tagged(prot);
3209
3210                         /*
3211                          * Skip page_alloc poisoning and zeroing for physical
3212                          * pages backing VM_ALLOC mapping. Memory is instead
3213                          * poisoned and zeroed by kasan_unpoison_vmalloc().
3214                          */
3215                         gfp_mask |= __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON | __GFP_SKIP_ZERO;
3216                 }
3217
3218                 /* Take note that the mapping is PAGE_KERNEL. */
3219                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL;
3220         }
3221
3222         /* Allocate physical pages and map them into vmalloc space. */
3223         ret = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, shift, node);
3224         if (!ret)
3225                 goto fail;
3226
3227         /*
3228          * Mark the pages as accessible, now that they are mapped.
3229          * The condition for setting KASAN_VMALLOC_INIT should complement the
3230          * one in post_alloc_hook() with regards to the __GFP_SKIP_ZERO check
3231          * to make sure that memory is initialized under the same conditions.
3232          * Tag-based KASAN modes only assign tags to normal non-executable
3233          * allocations, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3234          */
3235         kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_VM_ALLOC;
3236         if (!want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_mask) &&
3237             (gfp_mask & __GFP_SKIP_ZERO))
3238                 kasan_flags |= KASAN_VMALLOC_INIT;
3239         /* KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL already set if required. */
3240         area->addr = kasan_unpoison_vmalloc(area->addr, real_size, kasan_flags);
3241
3242         /*
3243          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
3244          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
3245          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
3246          */
3247         clear_vm_uninitialized_flag(area);
3248
3249         size = PAGE_ALIGN(size);
3250         if (!(vm_flags & VM_DEFER_KMEMLEAK))
3251                 kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
3252
3253         return area->addr;
3254
3255 fail:
3256         if (shift > PAGE_SHIFT) {
3257                 shift = PAGE_SHIFT;
3258                 align = real_align;
3259                 size = real_size;
3260                 goto again;
3261         }
3262
3263         return NULL;
3264 }
3265
3266 /**
3267  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
3268  * @size:           allocation size
3269  * @align:          desired alignment
3270  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
3271  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
3272  * @caller:         caller's return address
3273  *
3274  * Allocate enough pages to cover @size from the page level allocator with
3275  * @gfp_mask flags.  Map them into contiguous kernel virtual space.
3276  *
3277  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
3278  * and __GFP_NOFAIL are not supported
3279  *
3280  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
3281  * with mm people.
3282  *
3283  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3284  */
3285 void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
3286                             gfp_t gfp_mask, int node, const void *caller)
3287 {
3288         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3289                                 gfp_mask, PAGE_KERNEL, 0, node, caller);
3290 }
3291 /*
3292  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
3293  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
3294  * than that.
3295  */
3296 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
3297 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node);
3298 #endif
3299
3300 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3301 {
3302         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, NUMA_NO_NODE,
3303                                 __builtin_return_address(0));
3304 }
3305 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
3306
3307 /**
3308  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
3309  * @size:    allocation size
3310  *
3311  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3312  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3313  *
3314  * For tight control over page level allocator and protection flags
3315  * use __vmalloc() instead.
3316  *
3317  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3318  */
3319 void *vmalloc(unsigned long size)
3320 {
3321         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
3322                                 __builtin_return_address(0));
3323 }
3324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
3325
3326 /**
3327  * vmalloc_huge - allocate virtually contiguous memory, allow huge pages
3328  * @size:      allocation size
3329  * @gfp_mask:  flags for the page level allocator
3330  *
3331  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3332  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3333  * If @size is greater than or equal to PMD_SIZE, allow using
3334  * huge pages for the memory
3335  *
3336  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3337  */
3338 void *vmalloc_huge(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
3339 {
3340         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3341                                     gfp_mask, PAGE_KERNEL, VM_ALLOW_HUGE_VMAP,
3342                                     NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
3343 }
3344 EXPORT_SYMBOL_GPL(vmalloc_huge);
3345
3346 /**
3347  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
3348  * @size:    allocation size
3349  *
3350  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3351  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3352  * The memory allocated is set to zero.
3353  *
3354  * For tight control over page level allocator and protection flags
3355  * use __vmalloc() instead.
3356  *
3357  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3358  */
3359 void *vzalloc(unsigned long size)
3360 {
3361         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, NUMA_NO_NODE,
3362                                 __builtin_return_address(0));
3363 }
3364 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
3365
3366 /**
3367  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
3368  * @size: allocation size
3369  *
3370  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
3371  * without leaking data.
3372  *
3373  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3374  */
3375 void *vmalloc_user(unsigned long size)
3376 {
3377         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3378                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3379                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3380                                     __builtin_return_address(0));
3381 }
3382 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
3383
3384 /**
3385  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
3386  * @size:         allocation size
3387  * @node:         numa node
3388  *
3389  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3390  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3391  *
3392  * For tight control over page level allocator and protection flags
3393  * use __vmalloc() instead.
3394  *
3395  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3396  */
3397 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
3398 {
3399         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, node,
3400                         __builtin_return_address(0));
3401 }
3402 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
3403
3404 /**
3405  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
3406  * @size:       allocation size
3407  * @node:       numa node
3408  *
3409  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
3410  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3411  * The memory allocated is set to zero.
3412  *
3413  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3414  */
3415 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
3416 {
3417         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node,
3418                                 __builtin_return_address(0));
3419 }
3420 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
3421
3422 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
3423 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3424 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
3425 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
3426 #else
3427 /*
3428  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
3429  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
3430  */
3431 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
3432 #endif
3433
3434 /**
3435  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
3436  * @size:       allocation size
3437  *
3438  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
3439  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
3440  *
3441  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3442  */
3443 void *vmalloc_32(unsigned long size)
3444 {
3445         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, NUMA_NO_NODE,
3446                         __builtin_return_address(0));
3447 }
3448 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
3449
3450 /**
3451  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
3452  * @size:            allocation size
3453  *
3454  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
3455  * mapped to userspace without leaking data.
3456  *
3457  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
3458  */
3459 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
3460 {
3461         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
3462                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
3463                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
3464                                     __builtin_return_address(0));
3465 }
3466 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
3467
3468 /*
3469  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
3470  * If the page is not present, fill zero.
3471  */
3472
3473 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3474 {
3475         struct page *p;
3476         int copied = 0;
3477
3478         while (count) {
3479                 unsigned long offset, length;
3480
3481                 offset = offset_in_page(addr);
3482                 length = PAGE_SIZE - offset;
3483                 if (length > count)
3484                         length = count;
3485                 p = vmalloc_to_page(addr);
3486                 /*
3487                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
3488                  * lock. But adding lock here means that we need to add
3489                  * overhead of vmalloc()/vfree() calls for this _debug_
3490                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
3491                  * kmap() and get small overhead in this access function.
3492                  */
3493                 if (p) {
3494                         /* We can expect USER0 is not used -- see vread() */
3495                         void *map = kmap_atomic(p);
3496                         memcpy(buf, map + offset, length);
3497                         kunmap_atomic(map);
3498                 } else
3499                         memset(buf, 0, length);
3500
3501                 addr += length;
3502                 buf += length;
3503                 copied += length;
3504                 count -= length;
3505         }
3506         return copied;
3507 }
3508
3509 /**
3510  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
3511  * @buf:     buffer for reading data
3512  * @addr:    vm address.
3513  * @count:   number of bytes to be read.
3514  *
3515  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3516  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
3517  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
3518  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
3519  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
3520  *
3521  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
3522  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
3523  *
3524  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
3525  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
3526  * This is for routines which have to access vmalloc area without
3527  * any information, as /proc/kcore.
3528  *
3529  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
3530  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
3531  * include any intersection with valid vmalloc area
3532  */
3533 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3534 {
3535         struct vmap_area *va;
3536         struct vm_struct *vm;
3537         char *vaddr, *buf_start = buf;
3538         unsigned long buflen = count;
3539         unsigned long n;
3540
3541         addr = kasan_reset_tag(addr);
3542
3543         /* Don't allow overflow */
3544         if ((unsigned long) addr + count < count)
3545                 count = -(unsigned long) addr;
3546
3547         spin_lock(&vmap_area_lock);
3548         va = find_vmap_area_exceed_addr((unsigned long)addr);
3549         if (!va)
3550                 goto finished;
3551
3552         /* no intersects with alive vmap_area */
3553         if ((unsigned long)addr + count <= va->va_start)
3554                 goto finished;
3555
3556         list_for_each_entry_from(va, &vmap_area_list, list) {
3557                 if (!count)
3558                         break;
3559
3560                 if (!va->vm)
3561                         continue;
3562
3563                 vm = va->vm;
3564                 vaddr = (char *) vm->addr;
3565                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3566                         continue;
3567                 while (addr < vaddr) {
3568                         if (count == 0)
3569                                 goto finished;
3570                         *buf = '\0';
3571                         buf++;
3572                         addr++;
3573                         count--;
3574                 }
3575                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3576                 if (n > count)
3577                         n = count;
3578                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
3579                         aligned_vread(buf, addr, n);
3580                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
3581                         memset(buf, 0, n);
3582                 buf += n;
3583                 addr += n;
3584                 count -= n;
3585         }
3586 finished:
3587         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3588
3589         if (buf == buf_start)
3590                 return 0;
3591         /* zero-fill memory holes */
3592         if (buf != buf_start + buflen)
3593                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
3594
3595         return buflen;
3596 }
3597
3598 /**
3599  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3600  * @vma:                vma to cover
3601  * @uaddr:              target user address to start at
3602  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3603  * @pgoff:              offset from @kaddr to start at
3604  * @size:               size of map area
3605  *
3606  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3607  *
3608  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3609  * and that it is big enough to cover the range starting at
3610  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3611  * met.
3612  *
3613  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3614  */
3615 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3616                                 void *kaddr, unsigned long pgoff,
3617                                 unsigned long size)
3618 {
3619         struct vm_struct *area;
3620         unsigned long off;
3621         unsigned long end_index;
3622
3623         if (check_shl_overflow(pgoff, PAGE_SHIFT, &off))
3624                 return -EINVAL;
3625
3626         size = PAGE_ALIGN(size);
3627
3628         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3629                 return -EINVAL;
3630
3631         area = find_vm_area(kaddr);
3632         if (!area)
3633                 return -EINVAL;
3634
3635         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3636                 return -EINVAL;
3637
3638         if (check_add_overflow(size, off, &end_index) ||
3639             end_index > get_vm_area_size(area))
3640                 return -EINVAL;
3641         kaddr += off;
3642
3643         do {
3644                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3645                 int ret;
3646
3647                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3648                 if (ret)
3649                         return ret;
3650
3651                 uaddr += PAGE_SIZE;
3652                 kaddr += PAGE_SIZE;
3653                 size -= PAGE_SIZE;
3654         } while (size > 0);
3655
3656         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3657
3658         return 0;
3659 }
3660
3661 /**
3662  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3663  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3664  * @addr:               vmalloc memory
3665  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3666  *
3667  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3668  *
3669  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3670  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3671  * that criteria isn't met.
3672  *
3673  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3674  */
3675 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3676                                                 unsigned long pgoff)
3677 {
3678         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3679                                            addr, pgoff,
3680                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3681 }
3682 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3683
3684 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3685 {
3686         struct vm_struct *ret;
3687         ret = remove_vm_area(area->addr);
3688         BUG_ON(ret != area);
3689         kfree(area);
3690 }
3691 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3692
3693 #ifdef CONFIG_SMP
3694 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3695 {
3696         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3697 }
3698
3699 /**
3700  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3701  * @addr: target address
3702  *
3703  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3704  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3705  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3706  *   if there are no any areas before @addr.
3707  */
3708 static struct vmap_area *
3709 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3710 {
3711         struct vmap_area *va, *tmp;
3712         struct rb_node *n;
3713
3714         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3715         va = NULL;
3716
3717         while (n) {
3718                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3719                 if (tmp->va_start <= addr) {
3720                         va = tmp;
3721                         if (tmp->va_end >= addr)
3722                                 break;
3723
3724                         n = n->rb_right;
3725                 } else {
3726                         n = n->rb_left;
3727                 }
3728         }
3729
3730         return va;
3731 }
3732
3733 /**
3734  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3735  * of free block below VMALLOC_END
3736  * @va:
3737  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3738  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3739  * @align: alignment for required highest address
3740  *
3741  * Returns: determined end address within vmap_area
3742  */
3743 static unsigned long
3744 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3745 {
3746         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3747         unsigned long addr;
3748
3749         if (likely(*va)) {
3750                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3751                                 &free_vmap_area_list, list) {
3752                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3753                         if ((*va)->va_start < addr)
3754                                 return addr;
3755                 }
3756         }
3757
3758         return 0;
3759 }
3760
3761 /**
3762  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3763  * @offsets: array containing offset of each area
3764  * @sizes: array containing size of each area
3765  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3766  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3767  *
3768  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3769  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3770  *
3771  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3772  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3773  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3774  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3775  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3776  * areas are allocated from top.
3777  *
3778  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3779  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3780  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3781  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3782  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3783  * and the result is returned.
3784  */
3785 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3786                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3787                                      size_t align)
3788 {
3789         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3790         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3791         struct vmap_area **vas, *va;
3792         struct vm_struct **vms;
3793         int area, area2, last_area, term_area;
3794         unsigned long base, start, size, end, last_end, orig_start, orig_end;
3795         bool purged = false;
3796
3797         /* verify parameters and allocate data structures */
3798         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3799         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3800                 start = offsets[area];
3801                 end = start + sizes[area];
3802
3803                 /* is everything aligned properly? */
3804                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3805                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3806
3807                 /* detect the area with the highest address */
3808                 if (start > offsets[last_area])
3809                         last_area = area;
3810
3811                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3812                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3813                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3814
3815                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3816                 }
3817         }
3818         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3819
3820         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3821                 WARN_ON(true);
3822                 return NULL;
3823         }
3824
3825         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3826         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3827         if (!vas || !vms)
3828                 goto err_free2;
3829
3830         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3831                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3832                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3833                 if (!vas[area] || !vms[area])
3834                         goto err_free;
3835         }
3836 retry:
3837         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3838
3839         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3840         area = term_area = last_area;
3841         start = offsets[area];
3842         end = start + sizes[area];
3843
3844         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3845         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3846
3847         while (true) {
3848                 /*
3849                  * base might have underflowed, add last_end before
3850                  * comparing.
3851                  */
3852                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3853                         goto overflow;
3854
3855                 /*
3856                  * Fitting base has not been found.
3857                  */
3858                 if (va == NULL)
3859                         goto overflow;
3860
3861                 /*
3862                  * If required width exceeds current VA block, move
3863                  * base downwards and then recheck.
3864                  */
3865                 if (base + end > va->va_end) {
3866                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3867                         term_area = area;
3868                         continue;
3869                 }
3870
3871                 /*
3872                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3873                  */
3874                 if (base + start < va->va_start) {
3875                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3876                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3877                         term_area = area;
3878                         continue;
3879                 }
3880
3881                 /*
3882                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3883                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3884                  */
3885                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3886                 if (area == term_area)
3887                         break;
3888
3889                 start = offsets[area];
3890                 end = start + sizes[area];
3891                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3892         }
3893
3894         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3895         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3896                 int ret;
3897
3898                 start = base + offsets[area];
3899                 size = sizes[area];
3900
3901                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3902                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3903                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3904                         goto recovery;
3905
3906                 ret = adjust_va_to_fit_type(&free_vmap_area_root,
3907                                             &free_vmap_area_list,
3908                                             va, start, size);
3909                 if (WARN_ON_ONCE(unlikely(ret)))
3910                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3911                         goto recovery;
3912
3913                 /* Allocated area. */
3914                 va = vas[area];
3915                 va->va_start = start;
3916                 va->va_end = start + size;
3917         }
3918
3919         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3920
3921         /* populate the kasan shadow space */
3922         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3923                 if (kasan_populate_vmalloc(vas[area]->va_start, sizes[area]))
3924                         goto err_free_shadow;
3925         }
3926
3927         /* insert all vm's */
3928         spin_lock(&vmap_area_lock);
3929         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3930                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3931
3932                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3933                                  pcpu_get_vm_areas);
3934         }
3935         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3936
3937         /*
3938          * Mark allocated areas as accessible. Do it now as a best-effort
3939          * approach, as they can be mapped outside of vmalloc code.
3940          * With hardware tag-based KASAN, marking is skipped for
3941          * non-VM_ALLOC mappings, see __kasan_unpoison_vmalloc().
3942          */
3943         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
3944                 vms[area]->addr = kasan_unpoison_vmalloc(vms[area]->addr,
3945                                 vms[area]->size, KASAN_VMALLOC_PROT_NORMAL);
3946
3947         kfree(vas);
3948         return vms;
3949
3950 recovery:
3951         /*
3952          * Remove previously allocated areas. There is no
3953          * need in removing these areas from the busy tree,
3954          * because they are inserted only on the final step
3955          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3956          */
3957         while (area--) {
3958                 orig_start = vas[area]->va_start;
3959                 orig_end = vas[area]->va_end;
3960                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
3961                                 &free_vmap_area_list);
3962                 if (va)
3963                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
3964                                 va->va_start, va->va_end);
3965                 vas[area] = NULL;
3966         }
3967
3968 overflow:
3969         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3970         if (!purged) {
3971                 purge_vmap_area_lazy();
3972                 purged = true;
3973
3974                 /* Before "retry", check if we recover. */
3975                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3976                         if (vas[area])
3977                                 continue;
3978
3979                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3980                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3981                         if (!vas[area])
3982                                 goto err_free;
3983                 }
3984
3985                 goto retry;
3986         }
3987
3988 err_free:
3989         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3990                 if (vas[area])
3991                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3992
3993                 kfree(vms[area]);
3994         }
3995 err_free2:
3996         kfree(vas);
3997         kfree(vms);
3998         return NULL;
3999
4000 err_free_shadow:
4001         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
4002         /*
4003          * We release all the vmalloc shadows, even the ones for regions that
4004          * hadn't been successfully added. This relies on kasan_release_vmalloc
4005          * being able to tolerate this case.
4006          */
4007         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
4008                 orig_start = vas[area]->va_start;
4009                 orig_end = vas[area]->va_end;
4010                 va = merge_or_add_vmap_area_augment(vas[area], &free_vmap_area_root,
4011                                 &free_vmap_area_list);
4012                 if (va)
4013                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
4014                                 va->va_start, va->va_end);
4015                 vas[area] = NULL;
4016                 kfree(vms[area]);
4017         }
4018         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
4019         kfree(vas);
4020         kfree(vms);
4021         return NULL;
4022 }
4023
4024 /**
4025  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
4026  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
4027  * @nr_vms: the number of allocated areas
4028  *
4029  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
4030  */
4031 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
4032 {
4033         int i;
4034
4035         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
4036                 free_vm_area(vms[i]);
4037         kfree(vms);
4038 }
4039 #endif  /* CONFIG_SMP */
4040
4041 #ifdef CONFIG_PRINTK
4042 bool vmalloc_dump_obj(void *object)
4043 {
4044         struct vm_struct *vm;
4045         void *objp = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)object);
4046
4047         vm = find_vm_area(objp);
4048         if (!vm)
4049                 return false;
4050         pr_cont(" %u-page vmalloc region starting at %#lx allocated at %pS\n",
4051                 vm->nr_pages, (unsigned long)vm->addr, vm->caller);
4052         return true;
4053 }
4054 #endif
4055
4056 #ifdef CONFIG_PROC_FS
4057 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
4058         __acquires(&vmap_purge_lock)
4059         __acquires(&vmap_area_lock)
4060 {
4061         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
4062         spin_lock(&vmap_area_lock);
4063
4064         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
4065 }
4066
4067 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
4068 {
4069         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
4070 }
4071
4072 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
4073         __releases(&vmap_area_lock)
4074         __releases(&vmap_purge_lock)
4075 {
4076         spin_unlock(&vmap_area_lock);
4077         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
4078 }
4079
4080 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
4081 {
4082         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
4083                 unsigned int nr, *counters = m->private;
4084                 unsigned int step = 1U << vm_area_page_order(v);
4085
4086                 if (!counters)
4087                         return;
4088
4089                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
4090                         return;
4091                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
4092                 smp_rmb();
4093
4094                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
4095
4096                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr += step)
4097                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])] += step;
4098                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
4099                         if (counters[nr])
4100                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
4101         }
4102 }
4103
4104 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
4105 {
4106         struct vmap_area *va;
4107
4108         spin_lock(&purge_vmap_area_lock);
4109         list_for_each_entry(va, &purge_vmap_area_list, list) {
4110                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
4111                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4112                         va->va_end - va->va_start);
4113         }
4114         spin_unlock(&purge_vmap_area_lock);
4115 }
4116
4117 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
4118 {
4119         struct vmap_area *va;
4120         struct vm_struct *v;
4121
4122         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
4123
4124         /*
4125          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
4126          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
4127          */
4128         if (!va->vm) {
4129                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
4130                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
4131                         va->va_end - va->va_start);
4132
4133                 goto final;
4134         }
4135
4136         v = va->vm;
4137
4138         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
4139                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
4140
4141         if (v->caller)
4142                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
4143
4144         if (v->nr_pages)
4145                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
4146
4147         if (v->phys_addr)
4148                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
4149
4150         if (v->flags & VM_IOREMAP)
4151                 seq_puts(m, " ioremap");
4152
4153         if (v->flags & VM_ALLOC)
4154                 seq_puts(m, " vmalloc");
4155
4156         if (v->flags & VM_MAP)
4157                 seq_puts(m, " vmap");
4158
4159         if (v->flags & VM_USERMAP)
4160                 seq_puts(m, " user");
4161
4162         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
4163                 seq_puts(m, " dma-coherent");
4164
4165         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
4166                 seq_puts(m, " vpages");
4167
4168         show_numa_info(m, v);
4169         seq_putc(m, '\n');
4170
4171         /*
4172          * As a final step, dump "unpurged" areas.
4173          */
4174 final:
4175         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
4176                 show_purge_info(m);
4177
4178         return 0;
4179 }
4180
4181 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
4182         .start = s_start,
4183         .next = s_next,
4184         .stop = s_stop,
4185         .show = s_show,
4186 };
4187
4188 static int __init proc_vmalloc_init(void)
4189 {
4190         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4191                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
4192                                 &vmalloc_op,
4193                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
4194         else
4195                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
4196         return 0;
4197 }
4198 module_init(proc_vmalloc_init);
4199
4200 #endif