]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/power/snapshot.c
d79a38de425a0d642834adb5e8ac68ba237db93d
[karo-tx-linux.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/nmi.h>
26 #include <linux/syscalls.h>
27 #include <linux/console.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/list.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/compiler.h>
32 #include <linux/ktime.h>
33
34 #include <linux/uaccess.h>
35 #include <asm/mmu_context.h>
36 #include <asm/pgtable.h>
37 #include <asm/tlbflush.h>
38 #include <asm/io.h>
39
40 #include "power.h"
41
42 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
43 static bool hibernate_restore_protection;
44 static bool hibernate_restore_protection_active;
45
46 void enable_restore_image_protection(void)
47 {
48         hibernate_restore_protection = true;
49 }
50
51 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
52 {
53         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
54 }
55
56 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
57 {
58         hibernate_restore_protection_active = false;
59 }
60
61 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
62 {
63         if (hibernate_restore_protection_active)
64                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
65 }
66
67 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
68 {
69         if (hibernate_restore_protection_active)
70                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
71 }
72 #else
73 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
74 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
75 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
76 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
77 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX */
78
79 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
80 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
81 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
82
83 /*
84  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
85  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
86  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
87  */
88 unsigned long reserved_size;
89
90 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
91 {
92         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
93 }
94
95 /*
96  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
97  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
98  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
99  * try to create the smallest image possible.
100  */
101 unsigned long image_size;
102
103 void __init hibernate_image_size_init(void)
104 {
105         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
106 }
107
108 /*
109  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
110  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
111  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
112  * directly to their "original" page frames.
113  */
114 struct pbe *restore_pblist;
115
116 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
117
118 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
119
120 struct linked_page {
121         struct linked_page *next;
122         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
123 } __packed;
124
125 /*
126  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
127  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
128  * memory contents.
129  */
130 static struct linked_page *safe_pages_list;
131
132 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
133 static void *buffer;
134
135 #define PG_ANY          0
136 #define PG_SAFE         1
137 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
138 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
139
140 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
141
142 /**
143  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
144  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
145  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
146  *
147  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
148  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
149  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
150  * using allocated_unsafe_pages.
151  *
152  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
153  * swsusp_free() can release it.
154  */
155 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
156 {
157         void *res;
158
159         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
160         if (safe_needed)
161                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
162                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
163                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
164                         allocated_unsafe_pages++;
165                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
166                 }
167         if (res) {
168                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
169                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
170         }
171         return res;
172 }
173
174 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
175 {
176         if (safe_pages_list) {
177                 void *ret = safe_pages_list;
178
179                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
180                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
181                 return ret;
182         }
183         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
184 }
185
186 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
187 {
188         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
189 }
190
191 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
192 {
193         struct page *page;
194
195         page = alloc_page(gfp_mask);
196         if (page) {
197                 swsusp_set_page_forbidden(page);
198                 swsusp_set_page_free(page);
199         }
200         return page;
201 }
202
203 static void recycle_safe_page(void *page_address)
204 {
205         struct linked_page *lp = page_address;
206
207         lp->next = safe_pages_list;
208         safe_pages_list = lp;
209 }
210
211 /**
212  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
213  * @addr: Address of the page to free.
214  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
215  *
216  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
217  * set by it are affected).
218  */
219 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
220 {
221         struct page *page;
222
223         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
224
225         page = virt_to_page(addr);
226
227         swsusp_unset_page_forbidden(page);
228         if (clear_nosave_free)
229                 swsusp_unset_page_free(page);
230
231         __free_page(page);
232 }
233
234 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
235                                       int clear_page_nosave)
236 {
237         while (list) {
238                 struct linked_page *lp = list->next;
239
240                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
241                 list = lp;
242         }
243 }
244
245 /*
246  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
247  * a linked list of pages called 'the chain'.
248  *
249  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
250  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
251  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
252  * chain.
253  *
254  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
255  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
256  */
257 struct chain_allocator {
258         struct linked_page *chain;      /* the chain */
259         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
260                                            of the current page */
261         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
262         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
263 };
264
265 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
266                        int safe_needed)
267 {
268         ca->chain = NULL;
269         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
270         ca->gfp_mask = gfp_mask;
271         ca->safe_needed = safe_needed;
272 }
273
274 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
275 {
276         void *ret;
277
278         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
279                 struct linked_page *lp;
280
281                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
282                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
283                 if (!lp)
284                         return NULL;
285
286                 lp->next = ca->chain;
287                 ca->chain = lp;
288                 ca->used_space = 0;
289         }
290         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
291         ca->used_space += size;
292         return ret;
293 }
294
295 /**
296  * Data types related to memory bitmaps.
297  *
298  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
299  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
300  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
301  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
302  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
303  *
304  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
305  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
306  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
307  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
308  *
309  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
310  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
311  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
312  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
313  *
314  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
315  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
316  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
317  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
318  *
319  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
320  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
321  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
322  * the represented memory area.
323  *
324  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
325  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
326  * from create_mem_extents).
327  *
328  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
329  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
330  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
331  * access of the memory bitmap.
332  *
333  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
334  */
335
336 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
337
338 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
339 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
340 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
341
342 /*
343  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
344  * of the rtree together for easy linear iteration over
345  * bits and easy freeing
346  */
347 struct rtree_node {
348         struct list_head list;
349         unsigned long *data;
350 };
351
352 /*
353  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
354  * populated memory zone.
355  */
356 struct mem_zone_bm_rtree {
357         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
358         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
359         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
360         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
361         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
362         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
363         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
364         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
365 };
366
367 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
368
369 struct bm_position {
370         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
371         struct rtree_node *node;
372         unsigned long node_pfn;
373         int node_bit;
374 };
375
376 struct memory_bitmap {
377         struct list_head zones;
378         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
379                                            bitmap objects and bitmap block
380                                            objects */
381         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
382 };
383
384 /* Functions that operate on memory bitmaps */
385
386 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
387 #if BITS_PER_LONG == 32
388 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
389 #else
390 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
391 #endif
392 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
393
394 /**
395  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
396  *
397  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
398  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
399  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
400  */
401 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
402                                            struct chain_allocator *ca,
403                                            struct list_head *list)
404 {
405         struct rtree_node *node;
406
407         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
408         if (!node)
409                 return NULL;
410
411         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
412         if (!node->data)
413                 return NULL;
414
415         list_add_tail(&node->list, list);
416
417         return node;
418 }
419
420 /**
421  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
422  *
423  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
424  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
425  * counter.
426  */
427 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
428                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
429 {
430         struct rtree_node *node, *block, **dst;
431         unsigned int levels_needed, block_nr;
432         int i;
433
434         block_nr = zone->blocks;
435         levels_needed = 0;
436
437         /* How many levels do we need for this block nr? */
438         while (block_nr) {
439                 levels_needed += 1;
440                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
441         }
442
443         /* Make sure the rtree has enough levels */
444         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
445                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
446                                         &zone->nodes);
447                 if (!node)
448                         return -ENOMEM;
449
450                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
451                 zone->rtree = node;
452                 zone->levels += 1;
453         }
454
455         /* Allocate new block */
456         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
457         if (!block)
458                 return -ENOMEM;
459
460         /* Now walk the rtree to insert the block */
461         node = zone->rtree;
462         dst = &zone->rtree;
463         block_nr = zone->blocks;
464         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
465                 int index;
466
467                 if (!node) {
468                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
469                                                 &zone->nodes);
470                         if (!node)
471                                 return -ENOMEM;
472                         *dst = node;
473                 }
474
475                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
476                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
477                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
478                 node = *dst;
479         }
480
481         zone->blocks += 1;
482         *dst = block;
483
484         return 0;
485 }
486
487 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
488                                int clear_nosave_free);
489
490 /**
491  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
492  *
493  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
494  * This function also allocated and builds the radix tree for the
495  * zone.
496  */
497 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
498                                                       int safe_needed,
499                                                       struct chain_allocator *ca,
500                                                       unsigned long start,
501                                                       unsigned long end)
502 {
503         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
504         unsigned int i, nr_blocks;
505         unsigned long pages;
506
507         pages = end - start;
508         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
509         if (!zone)
510                 return NULL;
511
512         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
513         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
514         zone->start_pfn = start;
515         zone->end_pfn = end;
516         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
517
518         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
519                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
520                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
521                         return NULL;
522                 }
523         }
524
525         return zone;
526 }
527
528 /**
529  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
530  *
531  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
532  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
533  * structs.
534  */
535 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
536                                int clear_nosave_free)
537 {
538         struct rtree_node *node;
539
540         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
541                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545 }
546
547 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
548 {
549         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
550                                   list);
551         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
552                                   struct rtree_node, list);
553         bm->cur.node_pfn = 0;
554         bm->cur.node_bit = 0;
555 }
556
557 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
558
559 struct mem_extent {
560         struct list_head hook;
561         unsigned long start;
562         unsigned long end;
563 };
564
565 /**
566  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
567  * @list: List of extents to free.
568  */
569 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
570 {
571         struct mem_extent *ext, *aux;
572
573         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
574                 list_del(&ext->hook);
575                 kfree(ext);
576         }
577 }
578
579 /**
580  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
581  * @list: List to put the extents into.
582  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
583  *
584  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
585  */
586 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
587 {
588         struct zone *zone;
589
590         INIT_LIST_HEAD(list);
591
592         for_each_populated_zone(zone) {
593                 unsigned long zone_start, zone_end;
594                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
595
596                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
597                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
598
599                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
600                         if (zone_start <= ext->end)
601                                 break;
602
603                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
604                         /* New extent is necessary */
605                         struct mem_extent *new_ext;
606
607                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
608                         if (!new_ext) {
609                                 free_mem_extents(list);
610                                 return -ENOMEM;
611                         }
612                         new_ext->start = zone_start;
613                         new_ext->end = zone_end;
614                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
615                         continue;
616                 }
617
618                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
619                 if (zone_start < ext->start)
620                         ext->start = zone_start;
621                 if (zone_end > ext->end)
622                         ext->end = zone_end;
623
624                 /* More merging may be possible */
625                 cur = ext;
626                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
627                         if (zone_end < cur->start)
628                                 break;
629                         if (zone_end < cur->end)
630                                 ext->end = cur->end;
631                         list_del(&cur->hook);
632                         kfree(cur);
633                 }
634         }
635
636         return 0;
637 }
638
639 /**
640  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
641  */
642 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
643                             int safe_needed)
644 {
645         struct chain_allocator ca;
646         struct list_head mem_extents;
647         struct mem_extent *ext;
648         int error;
649
650         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
651         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
652
653         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
654         if (error)
655                 return error;
656
657         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
658                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
659
660                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
661                                             ext->start, ext->end);
662                 if (!zone) {
663                         error = -ENOMEM;
664                         goto Error;
665                 }
666                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
667         }
668
669         bm->p_list = ca.chain;
670         memory_bm_position_reset(bm);
671  Exit:
672         free_mem_extents(&mem_extents);
673         return error;
674
675  Error:
676         bm->p_list = ca.chain;
677         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
678         goto Exit;
679 }
680
681 /**
682  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
683  * @bm: Memory bitmap.
684  */
685 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
686 {
687         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
688
689         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
690                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
691
692         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
693
694         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
695 }
696
697 /**
698  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
699  *
700  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
701  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
702  *
703  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
704  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
705  */
706 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
707                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
708 {
709         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
710         struct rtree_node *node;
711         int i, block_nr;
712
713         zone = bm->cur.zone;
714
715         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
716                 goto zone_found;
717
718         zone = NULL;
719
720         /* Find the right zone */
721         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
722                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
723                         zone = curr;
724                         break;
725                 }
726         }
727
728         if (!zone)
729                 return -EFAULT;
730
731 zone_found:
732         /*
733          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
734          * for our PFN.
735          */
736         node = bm->cur.node;
737         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
738                 goto node_found;
739
740         node      = zone->rtree;
741         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
742
743         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
744                 int index;
745
746                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
747                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
748                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
749                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
750         }
751
752 node_found:
753         /* Update last position */
754         bm->cur.zone = zone;
755         bm->cur.node = node;
756         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
757
758         /* Set return values */
759         *addr = node->data;
760         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
761
762         return 0;
763 }
764
765 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
766 {
767         void *addr;
768         unsigned int bit;
769         int error;
770
771         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
772         BUG_ON(error);
773         set_bit(bit, addr);
774 }
775
776 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
777 {
778         void *addr;
779         unsigned int bit;
780         int error;
781
782         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
783         if (!error)
784                 set_bit(bit, addr);
785
786         return error;
787 }
788
789 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
790 {
791         void *addr;
792         unsigned int bit;
793         int error;
794
795         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
796         BUG_ON(error);
797         clear_bit(bit, addr);
798 }
799
800 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
801 {
802         int bit;
803
804         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
805         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
806 }
807
808 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
809 {
810         void *addr;
811         unsigned int bit;
812         int error;
813
814         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
815         BUG_ON(error);
816         return test_bit(bit, addr);
817 }
818
819 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
820 {
821         void *addr;
822         unsigned int bit;
823
824         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
825 }
826
827 /*
828  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
829  *
830  * Set the position to the beginning of the next node in the
831  * memory bitmap. This is either the next node in the current
832  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
833  * next zone.
834  *
835  * Return true if there is a next node, false otherwise.
836  */
837 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
838 {
839         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
840                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
841                                           struct rtree_node, list);
842                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
843                 bm->cur.node_bit  = 0;
844                 touch_softlockup_watchdog();
845                 return true;
846         }
847
848         /* No more nodes, goto next zone */
849         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
850                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
851                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
852                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
853                                           struct rtree_node, list);
854                 bm->cur.node_pfn = 0;
855                 bm->cur.node_bit = 0;
856                 return true;
857         }
858
859         /* No more zones */
860         return false;
861 }
862
863 /**
864  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
865  * @bm: Memory bitmap.
866  *
867  * Starting from the last returned position this function searches for the next
868  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
869  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
870  *
871  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
872  * this function for the given memory bitmap.
873  */
874 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
875 {
876         unsigned long bits, pfn, pages;
877         int bit;
878
879         do {
880                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
881                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
882                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
883                                           bm->cur.node_bit);
884                 if (bit < bits) {
885                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
886                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
887                         return pfn;
888                 }
889         } while (rtree_next_node(bm));
890
891         return BM_END_OF_MAP;
892 }
893
894 /*
895  * This structure represents a range of page frames the contents of which
896  * should not be saved during hibernation.
897  */
898 struct nosave_region {
899         struct list_head list;
900         unsigned long start_pfn;
901         unsigned long end_pfn;
902 };
903
904 static LIST_HEAD(nosave_regions);
905
906 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
907 {
908         struct rtree_node *node;
909
910         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
911                 recycle_safe_page(node->data);
912
913         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
914                 recycle_safe_page(node->data);
915 }
916
917 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
918 {
919         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
920         struct linked_page *p_list;
921
922         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
923                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
924
925         p_list = bm->p_list;
926         while (p_list) {
927                 struct linked_page *lp = p_list;
928
929                 p_list = lp->next;
930                 recycle_safe_page(lp);
931         }
932 }
933
934 /**
935  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
936  *
937  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
938  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
939  */
940 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
941                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
942 {
943         struct nosave_region *region;
944
945         if (start_pfn >= end_pfn)
946                 return;
947
948         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
949                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
950                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
951                                         struct nosave_region, list);
952                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
953                         region->end_pfn = end_pfn;
954                         goto Report;
955                 }
956         }
957         if (use_kmalloc) {
958                 /* During init, this shouldn't fail */
959                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
960                 BUG_ON(!region);
961         } else {
962                 /* This allocation cannot fail */
963                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
964         }
965         region->start_pfn = start_pfn;
966         region->end_pfn = end_pfn;
967         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
968  Report:
969         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
970                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
971                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
972 }
973
974 /*
975  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
976  * should not be saved during the suspend.
977  */
978 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
979
980 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
981 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
982
983 /*
984  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
985  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
986  */
987
988 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
989 {
990         if (free_pages_map)
991                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
992 }
993
994 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
995 {
996         return free_pages_map ?
997                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
998 }
999
1000 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1001 {
1002         if (free_pages_map)
1003                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1004 }
1005
1006 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1007 {
1008         if (forbidden_pages_map)
1009                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1010 }
1011
1012 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1013 {
1014         return forbidden_pages_map ?
1015                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1016 }
1017
1018 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1019 {
1020         if (forbidden_pages_map)
1021                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1022 }
1023
1024 /**
1025  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1026  * @bm: Memory bitmap.
1027  *
1028  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1029  * should not be saved.
1030  */
1031 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1032 {
1033         struct nosave_region *region;
1034
1035         if (list_empty(&nosave_regions))
1036                 return;
1037
1038         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1039                 unsigned long pfn;
1040
1041                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1042                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1043                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1044                                 - 1);
1045
1046                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1047                         if (pfn_valid(pfn)) {
1048                                 /*
1049                                  * It is safe to ignore the result of
1050                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1051                                  * touch the PFNs for which the error is
1052                                  * returned anyway.
1053                                  */
1054                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1055                         }
1056         }
1057 }
1058
1059 /**
1060  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1061  *
1062  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1063  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1064  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1065  * touched before both bitmaps are set up.
1066  */
1067 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1068 {
1069         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1070         int error = 0;
1071
1072         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1073                 return 0;
1074         else
1075                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1076
1077         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1078         if (!bm1)
1079                 return -ENOMEM;
1080
1081         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1082         if (error)
1083                 goto Free_first_object;
1084
1085         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1086         if (!bm2)
1087                 goto Free_first_bitmap;
1088
1089         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1090         if (error)
1091                 goto Free_second_object;
1092
1093         forbidden_pages_map = bm1;
1094         free_pages_map = bm2;
1095         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1096
1097         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1098
1099         return 0;
1100
1101  Free_second_object:
1102         kfree(bm2);
1103  Free_first_bitmap:
1104         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1105  Free_first_object:
1106         kfree(bm1);
1107         return -ENOMEM;
1108 }
1109
1110 /**
1111  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1112  *
1113  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1114  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1115  * referred to while they are being freed.
1116  */
1117 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1118 {
1119         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1120
1121         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1122                 return;
1123
1124         bm1 = forbidden_pages_map;
1125         bm2 = free_pages_map;
1126         forbidden_pages_map = NULL;
1127         free_pages_map = NULL;
1128         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1129         kfree(bm1);
1130         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1131         kfree(bm2);
1132
1133         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1134 }
1135
1136 void clear_free_pages(void)
1137 {
1138 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1139         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1140         unsigned long pfn;
1141
1142         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1143                 return;
1144
1145         memory_bm_position_reset(bm);
1146         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1147         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1148                 if (pfn_valid(pfn))
1149                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1150
1151                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1152         }
1153         memory_bm_position_reset(bm);
1154         pr_info("PM: free pages cleared after restore\n");
1155 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1156 }
1157
1158 /**
1159  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1160  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1161  *
1162  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1163  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1164  * the exact number).
1165  */
1166 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1167 {
1168         unsigned int rtree, nodes;
1169
1170         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1171         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1172                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1173         while (nodes > 1) {
1174                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1175                 rtree += nodes;
1176         }
1177
1178         return 2 * rtree;
1179 }
1180
1181 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1182 /**
1183  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1184  *
1185  * The returned number is system-wide.
1186  */
1187 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1188 {
1189         struct zone *zone;
1190         unsigned int cnt = 0;
1191
1192         for_each_populated_zone(zone)
1193                 if (is_highmem(zone))
1194                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1195
1196         return cnt;
1197 }
1198
1199 /**
1200  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1201  *
1202  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1203  *
1204  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1205  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1206  */
1207 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1208 {
1209         struct page *page;
1210
1211         if (!pfn_valid(pfn))
1212                 return NULL;
1213
1214         page = pfn_to_page(pfn);
1215         if (page_zone(page) != zone)
1216                 return NULL;
1217
1218         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1219
1220         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1221             PageReserved(page))
1222                 return NULL;
1223
1224         if (page_is_guard(page))
1225                 return NULL;
1226
1227         return page;
1228 }
1229
1230 /**
1231  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1232  */
1233 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1234 {
1235         struct zone *zone;
1236         unsigned int n = 0;
1237
1238         for_each_populated_zone(zone) {
1239                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1240
1241                 if (!is_highmem(zone))
1242                         continue;
1243
1244                 mark_free_pages(zone);
1245                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1246                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1247                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1248                                 n++;
1249         }
1250         return n;
1251 }
1252 #else
1253 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1254 {
1255         return NULL;
1256 }
1257 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1258
1259 /**
1260  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1261  *
1262  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1263  * image.
1264  *
1265  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1266  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1267  * a free chunk of pages.
1268  */
1269 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1270 {
1271         struct page *page;
1272
1273         if (!pfn_valid(pfn))
1274                 return NULL;
1275
1276         page = pfn_to_page(pfn);
1277         if (page_zone(page) != zone)
1278                 return NULL;
1279
1280         BUG_ON(PageHighMem(page));
1281
1282         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1283                 return NULL;
1284
1285         if (PageReserved(page)
1286             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1287                 return NULL;
1288
1289         if (page_is_guard(page))
1290                 return NULL;
1291
1292         return page;
1293 }
1294
1295 /**
1296  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1297  */
1298 static unsigned int count_data_pages(void)
1299 {
1300         struct zone *zone;
1301         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1302         unsigned int n = 0;
1303
1304         for_each_populated_zone(zone) {
1305                 if (is_highmem(zone))
1306                         continue;
1307
1308                 mark_free_pages(zone);
1309                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1310                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1311                         if (saveable_page(zone, pfn))
1312                                 n++;
1313         }
1314         return n;
1315 }
1316
1317 /*
1318  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1319  * task structs.
1320  */
1321 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1322 {
1323         int n;
1324
1325         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1326                 *dst++ = *src++;
1327 }
1328
1329 /**
1330  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1331  *
1332  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1333  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1334  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1335  */
1336 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1337 {
1338         if (kernel_page_present(s_page)) {
1339                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1340         } else {
1341                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1342                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1343                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1344         }
1345 }
1346
1347 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1348 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1349 {
1350         return is_highmem(zone) ?
1351                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1352 }
1353
1354 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1355 {
1356         struct page *s_page, *d_page;
1357         void *src, *dst;
1358
1359         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1360         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1361         if (PageHighMem(s_page)) {
1362                 src = kmap_atomic(s_page);
1363                 dst = kmap_atomic(d_page);
1364                 do_copy_page(dst, src);
1365                 kunmap_atomic(dst);
1366                 kunmap_atomic(src);
1367         } else {
1368                 if (PageHighMem(d_page)) {
1369                         /*
1370                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1371                          * data modified by kmap_atomic()
1372                          */
1373                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1374                         dst = kmap_atomic(d_page);
1375                         copy_page(dst, buffer);
1376                         kunmap_atomic(dst);
1377                 } else {
1378                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1379                 }
1380         }
1381 }
1382 #else
1383 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1384
1385 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1386 {
1387         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1388                                 pfn_to_page(src_pfn));
1389 }
1390 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1391
1392 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1393                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1394 {
1395         struct zone *zone;
1396         unsigned long pfn;
1397
1398         for_each_populated_zone(zone) {
1399                 unsigned long max_zone_pfn;
1400
1401                 mark_free_pages(zone);
1402                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1403                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1404                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1405                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1406         }
1407         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1408         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1409         for(;;) {
1410                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1411                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1412                         break;
1413                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1414         }
1415 }
1416
1417 /* Total number of image pages */
1418 static unsigned int nr_copy_pages;
1419 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1420 static unsigned int nr_meta_pages;
1421 /*
1422  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1423  * before suspending devices.
1424  */
1425 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1426 /*
1427  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1428  * hibernation image pages (during restore)
1429  */
1430 static struct memory_bitmap orig_bm;
1431 /*
1432  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1433  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1434  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1435  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1436  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1437  * this purpose.
1438  */
1439 static struct memory_bitmap copy_bm;
1440
1441 /**
1442  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1443  *
1444  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1445  * released after resume.
1446  */
1447 void swsusp_free(void)
1448 {
1449         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1450
1451         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1452                 goto out;
1453
1454         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1455         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1456
1457 loop:
1458         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1459         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1460
1461         /*
1462          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1463          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1464          */
1465         do {
1466                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1467                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1468                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1469                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1470         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1471
1472         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1473                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1474
1475                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1476                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1477                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1478                 __free_page(page);
1479                 goto loop;
1480         }
1481
1482 out:
1483         nr_copy_pages = 0;
1484         nr_meta_pages = 0;
1485         restore_pblist = NULL;
1486         buffer = NULL;
1487         alloc_normal = 0;
1488         alloc_highmem = 0;
1489         hibernate_restore_protection_end();
1490 }
1491
1492 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1493
1494 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1495
1496 /**
1497  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1498  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1499  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1500  *
1501  * Return value: Number of page frames actually allocated
1502  */
1503 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1504 {
1505         unsigned long nr_alloc = 0;
1506
1507         while (nr_pages > 0) {
1508                 struct page *page;
1509
1510                 page = alloc_image_page(mask);
1511                 if (!page)
1512                         break;
1513                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1514                 if (PageHighMem(page))
1515                         alloc_highmem++;
1516                 else
1517                         alloc_normal++;
1518                 nr_pages--;
1519                 nr_alloc++;
1520         }
1521
1522         return nr_alloc;
1523 }
1524
1525 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1526                                               unsigned long avail_normal)
1527 {
1528         unsigned long alloc;
1529
1530         if (avail_normal <= alloc_normal)
1531                 return 0;
1532
1533         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1534         if (nr_pages < alloc)
1535                 alloc = nr_pages;
1536
1537         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1538 }
1539
1540 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1541 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1542 {
1543         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1544 }
1545
1546 /**
1547  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1548  */
1549 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1550 {
1551         x *= multiplier;
1552         do_div(x, base);
1553         return (unsigned long)x;
1554 }
1555
1556 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1557                                                   unsigned long highmem,
1558                                                   unsigned long total)
1559 {
1560         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1561
1562         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1563 }
1564 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1565 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1566 {
1567         return 0;
1568 }
1569
1570 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1571                                                          unsigned long highmem,
1572                                                          unsigned long total)
1573 {
1574         return 0;
1575 }
1576 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1577
1578 /**
1579  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1580  */
1581 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1582 {
1583         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1584
1585         save = count_data_pages();
1586         if (alloc_normal >= save) {
1587                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1588                 save = 0;
1589         } else {
1590                 to_free_normal = 0;
1591                 save -= alloc_normal;
1592         }
1593         save += count_highmem_pages();
1594         if (alloc_highmem >= save) {
1595                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1596         } else {
1597                 to_free_highmem = 0;
1598                 save -= alloc_highmem;
1599                 if (to_free_normal > save)
1600                         to_free_normal -= save;
1601                 else
1602                         to_free_normal = 0;
1603         }
1604         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1605
1606         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1607
1608         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1609                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1610                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1611
1612                 if (PageHighMem(page)) {
1613                         if (!to_free_highmem)
1614                                 continue;
1615                         to_free_highmem--;
1616                         alloc_highmem--;
1617                 } else {
1618                         if (!to_free_normal)
1619                                 continue;
1620                         to_free_normal--;
1621                         alloc_normal--;
1622                 }
1623                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1624                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1625                 swsusp_unset_page_free(page);
1626                 __free_page(page);
1627         }
1628
1629         return free;
1630 }
1631
1632 /**
1633  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1634  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1635  *
1636  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1637  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1638  * preallocating memory.
1639  *
1640  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1641  *
1642  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1643  *
1644  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1645  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1646  * minus mapped file pages.
1647  */
1648 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1649 {
1650         unsigned long size;
1651
1652         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1653                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1654                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1655                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1656                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1657                 - global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1658
1659         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1660 }
1661
1662 /**
1663  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1664  *
1665  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1666  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1667  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1668  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1669  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1670  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1671  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1672  * total number of available page frames and allocate at least
1673  *
1674  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1675  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1676  *
1677  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1678  *
1679  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1680  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1681  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1682  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1683  */
1684 int hibernate_preallocate_memory(void)
1685 {
1686         struct zone *zone;
1687         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1688         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1689         ktime_t start, stop;
1690         int error;
1691
1692         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1693         start = ktime_get();
1694
1695         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1696         if (error)
1697                 goto err_out;
1698
1699         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1700         if (error)
1701                 goto err_out;
1702
1703         alloc_normal = 0;
1704         alloc_highmem = 0;
1705
1706         /* Count the number of saveable data pages. */
1707         save_highmem = count_highmem_pages();
1708         saveable = count_data_pages();
1709
1710         /*
1711          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1712          * number of pages needed for image metadata (size).
1713          */
1714         count = saveable;
1715         saveable += save_highmem;
1716         highmem = save_highmem;
1717         size = 0;
1718         for_each_populated_zone(zone) {
1719                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1720                 if (is_highmem(zone))
1721                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1722                 else
1723                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1724         }
1725         avail_normal = count;
1726         count += highmem;
1727         count -= totalreserve_pages;
1728
1729         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1730         size += page_key_additional_pages(saveable);
1731
1732         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1733         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1734                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1735         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1736         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1737         if (size > max_size)
1738                 size = max_size;
1739         /*
1740          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1741          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1742          * the image and we're done.
1743          */
1744         if (size >= saveable) {
1745                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1746                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1747                 goto out;
1748         }
1749
1750         /* Estimate the minimum size of the image. */
1751         pages = minimum_image_size(saveable);
1752         /*
1753          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1754          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1755          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1756          */
1757         if (avail_normal > pages)
1758                 avail_normal -= pages;
1759         else
1760                 avail_normal = 0;
1761         if (size < pages)
1762                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1763
1764         /*
1765          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1766          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1767          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1768          * test cases.
1769          */
1770         shrink_all_memory(saveable - size);
1771
1772         /*
1773          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1774          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1775          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1776          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1777          * highmem and non-highmem zones separately.
1778          */
1779         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1780         alloc = count - max_size;
1781         if (alloc > pages_highmem)
1782                 alloc -= pages_highmem;
1783         else
1784                 alloc = 0;
1785         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1786         if (pages < alloc) {
1787                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1788                 alloc -= pages;
1789                 pages += pages_highmem;
1790                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1791                 if (pages_highmem < alloc)
1792                         goto err_out;
1793                 pages += pages_highmem;
1794                 /*
1795                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1796                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1797                  */
1798                 alloc = (count - pages) - size;
1799                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1800         } else {
1801                 /*
1802                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1803                  * and we want to reduce this number down to size.
1804                  */
1805                 alloc = max_size - size;
1806                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1807                 pages_highmem += size;
1808                 alloc -= size;
1809                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1810                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1811                 pages += pages_highmem + size;
1812         }
1813
1814         /*
1815          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1816          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1817          * ones now.
1818          */
1819         pages -= free_unnecessary_pages();
1820
1821  out:
1822         stop = ktime_get();
1823         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1824         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1825
1826         return 0;
1827
1828  err_out:
1829         printk(KERN_CONT "\n");
1830         swsusp_free();
1831         return -ENOMEM;
1832 }
1833
1834 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1835 /**
1836  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1837  *
1838  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1839  * copies of highmem pages.
1840  */
1841 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1842 {
1843         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1844
1845         if (free_highmem >= nr_highmem)
1846                 nr_highmem = 0;
1847         else
1848                 nr_highmem -= free_highmem;
1849
1850         return nr_highmem;
1851 }
1852 #else
1853 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1854 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1855
1856 /**
1857  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1858  */
1859 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1860 {
1861         struct zone *zone;
1862         unsigned int free = alloc_normal;
1863
1864         for_each_populated_zone(zone)
1865                 if (!is_highmem(zone))
1866                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1867
1868         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1869         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1870                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1871
1872         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1873 }
1874
1875 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1876 /**
1877  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1878  *
1879  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1880  * buffer to copy them and/or load their data.
1881  */
1882 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1883 {
1884         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1885         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1886 }
1887
1888 /**
1889  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1890  *
1891  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1892  * pages is less than that, allocate them all.
1893  */
1894 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1895                                                unsigned int nr_highmem)
1896 {
1897         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1898
1899         if (to_alloc > nr_highmem)
1900                 to_alloc = nr_highmem;
1901
1902         nr_highmem -= to_alloc;
1903         while (to_alloc-- > 0) {
1904                 struct page *page;
1905
1906                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1907                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1908         }
1909         return nr_highmem;
1910 }
1911 #else
1912 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1913
1914 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1915                                                unsigned int n) { return 0; }
1916 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1917
1918 /**
1919  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1920  *
1921  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1922  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1923  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1924  *
1925  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1926  * also be located in the high memory, because of the way in which
1927  * copy_data_pages() works.
1928  */
1929 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm,
1930                         struct memory_bitmap *copy_bm,
1931                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1932 {
1933         if (nr_highmem > 0) {
1934                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1935                         goto err_out;
1936                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1937                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1938                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1939                 }
1940         }
1941         if (nr_pages > alloc_normal) {
1942                 nr_pages -= alloc_normal;
1943                 while (nr_pages-- > 0) {
1944                         struct page *page;
1945
1946                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1947                         if (!page)
1948                                 goto err_out;
1949                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1950                 }
1951         }
1952
1953         return 0;
1954
1955  err_out:
1956         swsusp_free();
1957         return -ENOMEM;
1958 }
1959
1960 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1961 {
1962         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1963
1964         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1965
1966         drain_local_pages(NULL);
1967         nr_pages = count_data_pages();
1968         nr_highmem = count_highmem_pages();
1969         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1970
1971         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1972                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1973                 return -ENOMEM;
1974         }
1975
1976         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1977                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1978                 return -ENOMEM;
1979         }
1980
1981         /*
1982          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1983          * Kill them.
1984          */
1985         drain_local_pages(NULL);
1986         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1987
1988         /*
1989          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1990          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1991          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1992          */
1993
1994         nr_pages += nr_highmem;
1995         nr_copy_pages = nr_pages;
1996         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1997
1998         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1999                 nr_pages);
2000
2001         return 0;
2002 }
2003
2004 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2005 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2006 {
2007         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2008         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2013 {
2014         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2015                 return "kernel version";
2016         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2017                 return "system type";
2018         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2019                 return "kernel release";
2020         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2021                 return "version";
2022         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2023                 return "machine";
2024         return NULL;
2025 }
2026 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2027
2028 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2029 {
2030         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2031 }
2032
2033 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2034 {
2035         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2036         info->num_physpages = get_num_physpages();
2037         info->image_pages = nr_copy_pages;
2038         info->pages = snapshot_get_image_size();
2039         info->size = info->pages;
2040         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2041         return init_header_complete(info);
2042 }
2043
2044 /**
2045  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2046  * @bm: Memory bitmap.
2047  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2048  *
2049  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2050  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2051  */
2052 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2053 {
2054         int j;
2055
2056         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2057                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2058                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2059                         break;
2060                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2061                 page_key_read(buf + j);
2062         }
2063 }
2064
2065 /**
2066  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2067  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2068  *
2069  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2070  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2071  * passed to this function every next time.
2072  *
2073  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2074  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2075  * location computed by the data_of() macro.
2076  *
2077  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2078  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2079  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2080  */
2081 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2082 {
2083         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2084                 return 0;
2085
2086         if (!buffer) {
2087                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2088                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2089                 if (!buffer)
2090                         return -ENOMEM;
2091         }
2092         if (!handle->cur) {
2093                 int error;
2094
2095                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2096                 if (error)
2097                         return error;
2098                 handle->buffer = buffer;
2099                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2100                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2101         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2102                 clear_page(buffer);
2103                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2104         } else {
2105                 struct page *page;
2106
2107                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2108                 if (PageHighMem(page)) {
2109                         /*
2110                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2111                          * because we can't return with a kmapped
2112                          * highmem page (we may not be called again).
2113                          */
2114                         void *kaddr;
2115
2116                         kaddr = kmap_atomic(page);
2117                         copy_page(buffer, kaddr);
2118                         kunmap_atomic(kaddr);
2119                         handle->buffer = buffer;
2120                 } else {
2121                         handle->buffer = page_address(page);
2122                 }
2123         }
2124         handle->cur++;
2125         return PAGE_SIZE;
2126 }
2127
2128 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2129                                     struct memory_bitmap *src)
2130 {
2131         unsigned long pfn;
2132
2133         memory_bm_position_reset(src);
2134         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2135         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2136                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2137                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2138         }
2139 }
2140
2141 /**
2142  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2143  *
2144  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2145  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2146  */
2147 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2148 {
2149         unsigned long pfn;
2150
2151         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2152         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2153         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2154         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2155                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2156                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2157         }
2158
2159         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2160         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2161
2162         allocated_unsafe_pages = 0;
2163 }
2164
2165 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2166 {
2167         char *reason;
2168
2169         reason = check_image_kernel(info);
2170         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2171                 reason = "memory size";
2172         if (reason) {
2173                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2174                 return -EPERM;
2175         }
2176         return 0;
2177 }
2178
2179 /**
2180  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2181  */
2182 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2183 {
2184         int error;
2185
2186         restore_pblist = NULL;
2187         error = check_header(info);
2188         if (!error) {
2189                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2190                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2191         }
2192         return error;
2193 }
2194
2195 /**
2196  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2197  * @bm: Memory bitmap.
2198  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2199  *
2200  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2201  * corresponding bit in @bm.
2202  */
2203 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2204 {
2205         int j;
2206
2207         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2208                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2209                         break;
2210
2211                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2212                 page_key_memorize(buf + j);
2213
2214                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2215                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2216                 else
2217                         return -EFAULT;
2218         }
2219
2220         return 0;
2221 }
2222
2223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2224 /*
2225  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2226  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2227  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2228  */
2229 struct highmem_pbe {
2230         struct page *copy_page; /* data is here now */
2231         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2232         struct highmem_pbe *next;
2233 };
2234
2235 /*
2236  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2237  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2238  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2239  * written directly to their "original" page frames.
2240  */
2241 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2242
2243 /**
2244  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2245  * @bm: Memory bitmap.
2246  *
2247  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2248  */
2249 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2250 {
2251         unsigned long pfn;
2252         unsigned int cnt = 0;
2253
2254         memory_bm_position_reset(bm);
2255         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2256         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2257                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2258                         cnt++;
2259
2260                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2261         }
2262         return cnt;
2263 }
2264
2265 static unsigned int safe_highmem_pages;
2266
2267 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2268
2269 /**
2270  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2271  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2272  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2273  *
2274  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2275  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2276  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2277  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2278  * @bm (it must be unitialized).
2279  *
2280  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2281  */
2282 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2283                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2284 {
2285         unsigned int to_alloc;
2286
2287         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2288                 return -ENOMEM;
2289
2290         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2291                 return -ENOMEM;
2292
2293         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2294         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2295                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2296         else
2297                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2298
2299         safe_highmem_pages = 0;
2300         while (to_alloc-- > 0) {
2301                 struct page *page;
2302
2303                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2304                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2305                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2306                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2307                         safe_highmem_pages++;
2308                 }
2309                 /* Mark the page as allocated */
2310                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2311                 swsusp_set_page_free(page);
2312         }
2313         memory_bm_position_reset(bm);
2314         safe_highmem_bm = bm;
2315         return 0;
2316 }
2317
2318 static struct page *last_highmem_page;
2319
2320 /**
2321  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2322  *
2323  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2324  * return to its caller to write to.
2325  *
2326  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2327  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2328  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2329  * the copy is returned.
2330  *
2331  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2332  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2333  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2334  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2335  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2336  * the data will have to be copied from @buffer.
2337  */
2338 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2339                                      struct chain_allocator *ca)
2340 {
2341         struct highmem_pbe *pbe;
2342         void *kaddr;
2343
2344         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2345                 /*
2346                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2347                  * use it directly to store the loaded page.
2348                  */
2349                 last_highmem_page = page;
2350                 return buffer;
2351         }
2352         /*
2353          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2354          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2355          */
2356         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2357         if (!pbe) {
2358                 swsusp_free();
2359                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2360         }
2361         pbe->orig_page = page;
2362         if (safe_highmem_pages > 0) {
2363                 struct page *tmp;
2364
2365                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2366                 kaddr = buffer;
2367                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2368                 safe_highmem_pages--;
2369                 last_highmem_page = tmp;
2370                 pbe->copy_page = tmp;
2371         } else {
2372                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2373                 kaddr = safe_pages_list;
2374                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2375                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2376         }
2377         pbe->next = highmem_pblist;
2378         highmem_pblist = pbe;
2379         return kaddr;
2380 }
2381
2382 /**
2383  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2384  *
2385  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2386  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2387  * @last_highmem_page .
2388  */
2389 static void copy_last_highmem_page(void)
2390 {
2391         if (last_highmem_page) {
2392                 void *dst;
2393
2394                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2395                 copy_page(dst, buffer);
2396                 kunmap_atomic(dst);
2397                 last_highmem_page = NULL;
2398         }
2399 }
2400
2401 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2402 {
2403         return !last_highmem_page;
2404 }
2405
2406 static inline void free_highmem_data(void)
2407 {
2408         if (safe_highmem_bm)
2409                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2410
2411         if (buffer)
2412                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2413 }
2414 #else
2415 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2416
2417 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2418                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2419
2420 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2421                                             struct chain_allocator *ca)
2422 {
2423         return ERR_PTR(-EINVAL);
2424 }
2425
2426 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2427 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2428 static inline void free_highmem_data(void) {}
2429 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2430
2431 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2432
2433 /**
2434  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2435  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2436  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2437  *
2438  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2439  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2440  * and allocate memory for the image.
2441  *
2442  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2443  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2444  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2445  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2446  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2447  */
2448 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2449 {
2450         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2451         struct linked_page *lp;
2452         int error;
2453
2454         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2455         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2456         buffer = NULL;
2457
2458         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2459         mark_unsafe_pages(bm);
2460
2461         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2462         if (error)
2463                 goto Free;
2464
2465         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2466         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2467         if (nr_highmem > 0) {
2468                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2469                 if (error)
2470                         goto Free;
2471         }
2472         /*
2473          * Reserve some safe pages for potential later use.
2474          *
2475          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2476          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2477          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2478          *
2479          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2480          */
2481         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2482         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2483         while (nr_pages > 0) {
2484                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2485                 if (!lp) {
2486                         error = -ENOMEM;
2487                         goto Free;
2488                 }
2489                 lp->next = safe_pages_list;
2490                 safe_pages_list = lp;
2491                 nr_pages--;
2492         }
2493         /* Preallocate memory for the image */
2494         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2495         while (nr_pages > 0) {
2496                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2497                 if (!lp) {
2498                         error = -ENOMEM;
2499                         goto Free;
2500                 }
2501                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2502                         /* The page is "safe", add it to the list */
2503                         lp->next = safe_pages_list;
2504                         safe_pages_list = lp;
2505                 }
2506                 /* Mark the page as allocated */
2507                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2508                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2509                 nr_pages--;
2510         }
2511         return 0;
2512
2513  Free:
2514         swsusp_free();
2515         return error;
2516 }
2517
2518 /**
2519  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2520  *
2521  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2522  * write to.
2523  */
2524 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2525 {
2526         struct pbe *pbe;
2527         struct page *page;
2528         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2529
2530         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2531                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2532
2533         page = pfn_to_page(pfn);
2534         if (PageHighMem(page))
2535                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2536
2537         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2538                 /*
2539                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2540                  * use it directly to store the loaded page.
2541                  */
2542                 return page_address(page);
2543
2544         /*
2545          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2546          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2547          */
2548         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2549         if (!pbe) {
2550                 swsusp_free();
2551                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2552         }
2553         pbe->orig_address = page_address(page);
2554         pbe->address = safe_pages_list;
2555         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2556         pbe->next = restore_pblist;
2557         restore_pblist = pbe;
2558         return pbe->address;
2559 }
2560
2561 /**
2562  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2563  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2564  *
2565  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2566  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2567  * passed to this function every next time.
2568  *
2569  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2570  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2571  * location computed by the data_of() macro.
2572  *
2573  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2574  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2575  * @handle is not updated and should not be used any more.
2576  */
2577 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2578 {
2579         static struct chain_allocator ca;
2580         int error = 0;
2581
2582         /* Check if we have already loaded the entire image */
2583         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2584                 return 0;
2585
2586         handle->sync_read = 1;
2587
2588         if (!handle->cur) {
2589                 if (!buffer)
2590                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2591                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2592
2593                 if (!buffer)
2594                         return -ENOMEM;
2595
2596                 handle->buffer = buffer;
2597         } else if (handle->cur == 1) {
2598                 error = load_header(buffer);
2599                 if (error)
2600                         return error;
2601
2602                 safe_pages_list = NULL;
2603
2604                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2605                 if (error)
2606                         return error;
2607
2608                 /* Allocate buffer for page keys. */
2609                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2610                 if (error)
2611                         return error;
2612
2613                 hibernate_restore_protection_begin();
2614         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2615                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2616                 if (error)
2617                         return error;
2618
2619                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2620                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2621                         if (error)
2622                                 return error;
2623
2624                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2625                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2626                         restore_pblist = NULL;
2627                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2628                         handle->sync_read = 0;
2629                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2630                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2631                 }
2632         } else {
2633                 copy_last_highmem_page();
2634                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2635                 page_key_write(handle->buffer);
2636                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2637                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2638                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2639                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2640                 if (handle->buffer != buffer)
2641                         handle->sync_read = 0;
2642         }
2643         handle->cur++;
2644         return PAGE_SIZE;
2645 }
2646
2647 /**
2648  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2649  *
2650  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2651  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2652  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2653  * necessary any more.
2654  */
2655 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2656 {
2657         copy_last_highmem_page();
2658         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2659         page_key_write(handle->buffer);
2660         page_key_free();
2661         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2662         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2663         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2664                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2665                 free_highmem_data();
2666         }
2667 }
2668
2669 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2670 {
2671         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2672                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2673 }
2674
2675 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2676 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2677 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2678                                        void *buf)
2679 {
2680         void *kaddr1, *kaddr2;
2681
2682         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2683         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2684         copy_page(buf, kaddr1);
2685         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2686         copy_page(kaddr2, buf);
2687         kunmap_atomic(kaddr2);
2688         kunmap_atomic(kaddr1);
2689 }
2690
2691 /**
2692  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2693  *
2694  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2695  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2696  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2697  *
2698  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2699  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2700  */
2701 int restore_highmem(void)
2702 {
2703         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2704         void *buf;
2705
2706         if (!pbe)
2707                 return 0;
2708
2709         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2710         if (!buf)
2711                 return -ENOMEM;
2712
2713         while (pbe) {
2714                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2715                 pbe = pbe->next;
2716         }
2717         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2718         return 0;
2719 }
2720 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */