mm/vmalloc.c

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