mm/vmalloc.c

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