]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmalloc.c
x86, binutils, xen: Fix another wrong size directive
[karo-tx-linux.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <asm/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34
35 /*** Page table manipulation functions ***/
36
37 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
38 {
39         pte_t *pte;
40
41         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
42         do {
43                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
44                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
45         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
46 }
47
48 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
49 {
50         pmd_t *pmd;
51         unsigned long next;
52
53         pmd = pmd_offset(pud, addr);
54         do {
55                 next = pmd_addr_end(addr, end);
56                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
57                         continue;
58                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
59         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
60 }
61
62 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
63 {
64         pud_t *pud;
65         unsigned long next;
66
67         pud = pud_offset(pgd, addr);
68         do {
69                 next = pud_addr_end(addr, end);
70                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
71                         continue;
72                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
73         } while (pud++, addr = next, addr != end);
74 }
75
76 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
77 {
78         pgd_t *pgd;
79         unsigned long next;
80
81         BUG_ON(addr >= end);
82         pgd = pgd_offset_k(addr);
83         do {
84                 next = pgd_addr_end(addr, end);
85                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
86                         continue;
87                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
88         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
89 }
90
91 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
92                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
93 {
94         pte_t *pte;
95
96         /*
97          * nr is a running index into the array which helps higher level
98          * callers keep track of where we're up to.
99          */
100
101         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
102         if (!pte)
103                 return -ENOMEM;
104         do {
105                 struct page *page = pages[*nr];
106
107                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
108                         return -EBUSY;
109                 if (WARN_ON(!page))
110                         return -ENOMEM;
111                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
112                 (*nr)++;
113         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
114         return 0;
115 }
116
117 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
118                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
119 {
120         pmd_t *pmd;
121         unsigned long next;
122
123         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
124         if (!pmd)
125                 return -ENOMEM;
126         do {
127                 next = pmd_addr_end(addr, end);
128                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
129                         return -ENOMEM;
130         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
131         return 0;
132 }
133
134 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
135                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
136 {
137         pud_t *pud;
138         unsigned long next;
139
140         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
141         if (!pud)
142                 return -ENOMEM;
143         do {
144                 next = pud_addr_end(addr, end);
145                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
146                         return -ENOMEM;
147         } while (pud++, addr = next, addr != end);
148         return 0;
149 }
150
151 /*
152  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
153  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
154  *
155  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
156  */
157 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
158                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
159 {
160         pgd_t *pgd;
161         unsigned long next;
162         unsigned long addr = start;
163         int err = 0;
164         int nr = 0;
165
166         BUG_ON(addr >= end);
167         pgd = pgd_offset_k(addr);
168         do {
169                 next = pgd_addr_end(addr, end);
170                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
171                 if (err)
172                         return err;
173         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
174
175         return nr;
176 }
177
178 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
179                            pgprot_t prot, struct page **pages)
180 {
181         int ret;
182
183         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
184         flush_cache_vmap(start, end);
185         return ret;
186 }
187
188 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
189 {
190         /*
191          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
192          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
193          * just put it in the vmalloc space.
194          */
195 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
196         unsigned long addr = (unsigned long)x;
197         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
198                 return 1;
199 #endif
200         return is_vmalloc_addr(x);
201 }
202
203 /*
204  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
205  */
206 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
207 {
208         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
209         struct page *page = NULL;
210         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
211
212         /*
213          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
214          * architectures that do not vmalloc module space
215          */
216         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
217
218         if (!pgd_none(*pgd)) {
219                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
220                 if (!pud_none(*pud)) {
221                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
222                         if (!pmd_none(*pmd)) {
223                                 pte_t *ptep, pte;
224
225                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
226                                 pte = *ptep;
227                                 if (pte_present(pte))
228                                         page = pte_page(pte);
229                                 pte_unmap(ptep);
230                         }
231                 }
232         }
233         return page;
234 }
235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
236
237 /*
238  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
239  */
240 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
241 {
242         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
243 }
244 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
245
246
247 /*** Global kva allocator ***/
248
249 #define VM_LAZY_FREE    0x01
250 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
251 #define VM_VM_AREA      0x04
252
253 struct vmap_area {
254         unsigned long va_start;
255         unsigned long va_end;
256         unsigned long flags;
257         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
258         struct list_head list;          /* address sorted list */
259         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
260         void *private;
261         struct rcu_head rcu_head;
262 };
263
264 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
267 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
268
269 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
270 {
271         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
272
273         while (n) {
274                 struct vmap_area *va;
275
276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
277                 if (addr < va->va_start)
278                         n = n->rb_left;
279                 else if (addr > va->va_start)
280                         n = n->rb_right;
281                 else
282                         return va;
283         }
284
285         return NULL;
286 }
287
288 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
289 {
290         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
291         struct rb_node *parent = NULL;
292         struct rb_node *tmp;
293
294         while (*p) {
295                 struct vmap_area *tmp;
296
297                 parent = *p;
298                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
299                 if (va->va_start < tmp->va_end)
300                         p = &(*p)->rb_left;
301                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
302                         p = &(*p)->rb_right;
303                 else
304                         BUG();
305         }
306
307         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
308         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
309
310         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
311         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
312         if (tmp) {
313                 struct vmap_area *prev;
314                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
315                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
316         } else
317                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
318 }
319
320 static void purge_vmap_area_lazy(void);
321
322 /*
323  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
324  * vstart and vend.
325  */
326 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
327                                 unsigned long align,
328                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
329                                 int node, gfp_t gfp_mask)
330 {
331         struct vmap_area *va;
332         struct rb_node *n;
333         unsigned long addr;
334         int purged = 0;
335
336         BUG_ON(!size);
337         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
338
339         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
340                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
341         if (unlikely(!va))
342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
343
344 retry:
345         addr = ALIGN(vstart, align);
346
347         spin_lock(&vmap_area_lock);
348         if (addr + size - 1 < addr)
349                 goto overflow;
350
351         /* XXX: could have a last_hole cache */
352         n = vmap_area_root.rb_node;
353         if (n) {
354                 struct vmap_area *first = NULL;
355
356                 do {
357                         struct vmap_area *tmp;
358                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
359                         if (tmp->va_end >= addr) {
360                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
361                                         first = tmp;
362                                 n = n->rb_left;
363                         } else {
364                                 first = tmp;
365                                 n = n->rb_right;
366                         }
367                 } while (n);
368
369                 if (!first)
370                         goto found;
371
372                 if (first->va_end < addr) {
373                         n = rb_next(&first->rb_node);
374                         if (n)
375                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
376                         else
377                                 goto found;
378                 }
379
380                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
381                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
382                         if (addr + size - 1 < addr)
383                                 goto overflow;
384
385                         n = rb_next(&first->rb_node);
386                         if (n)
387                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
388                         else
389                                 goto found;
390                 }
391         }
392 found:
393         if (addr + size > vend) {
394 overflow:
395                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
396                 if (!purged) {
397                         purge_vmap_area_lazy();
398                         purged = 1;
399                         goto retry;
400                 }
401                 if (printk_ratelimit())
402                         printk(KERN_WARNING
403                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
404                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
405                 kfree(va);
406                 return ERR_PTR(-EBUSY);
407         }
408
409         BUG_ON(addr & (align-1));
410
411         va->va_start = addr;
412         va->va_end = addr + size;
413         va->flags = 0;
414         __insert_vmap_area(va);
415         spin_unlock(&vmap_area_lock);
416
417         return va;
418 }
419
420 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
421 {
422         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
423
424         kfree(va);
425 }
426
427 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
428 {
429         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
430         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
431         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
432         list_del_rcu(&va->list);
433
434         /*
435          * Track the highest possible candidate for pcpu area
436          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
437          * here too, consider only end addresses which fall inside
438          * vmalloc area proper.
439          */
440         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
441                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
442
443         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
444 }
445
446 /*
447  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
448  */
449 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
450 {
451         spin_lock(&vmap_area_lock);
452         __free_vmap_area(va);
453         spin_unlock(&vmap_area_lock);
454 }
455
456 /*
457  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
458  */
459 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
460 {
461         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
462 }
463
464 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
465 {
466         /*
467          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
468          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
469          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
470          * space after a page has been freed.
471          *
472          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
473          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
474          *
475          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
476          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
477          * faster).
478          */
479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
480         vunmap_page_range(start, end);
481         flush_tlb_kernel_range(start, end);
482 #endif
483 }
484
485 /*
486  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
487  * before attempting to purge with a TLB flush.
488  *
489  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
490  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
491  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
492  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
493  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
494  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
495  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
496  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
497  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
498  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
499  * becomes a problem on bigger systems.
500  */
501 static unsigned long lazy_max_pages(void)
502 {
503         unsigned int log;
504
505         log = fls(num_online_cpus());
506
507         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
508 }
509
510 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
511
512 /* for per-CPU blocks */
513 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
514
515 /*
516  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
517  * immediately freed.
518  */
519 void set_iounmap_nonlazy(void)
520 {
521         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
522 }
523
524 /*
525  * Purges all lazily-freed vmap areas.
526  *
527  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
528  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
529  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
530  * their own TLB flushing).
531  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
532  *              *end = max(*end, highest purged address)
533  */
534 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
535                                         int sync, int force_flush)
536 {
537         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
538         LIST_HEAD(valist);
539         struct vmap_area *va;
540         struct vmap_area *n_va;
541         int nr = 0;
542
543         /*
544          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
545          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
546          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
547          */
548         if (!sync && !force_flush) {
549                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
550                         return;
551         } else
552                 spin_lock(&purge_lock);
553
554         if (sync)
555                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
556
557         rcu_read_lock();
558         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
559                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
560                         if (va->va_start < *start)
561                                 *start = va->va_start;
562                         if (va->va_end > *end)
563                                 *end = va->va_end;
564                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
565                         unmap_vmap_area(va);
566                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
567                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
568                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
569                 }
570         }
571         rcu_read_unlock();
572
573         if (nr)
574                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
575
576         if (nr || force_flush)
577                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
578
579         if (nr) {
580                 spin_lock(&vmap_area_lock);
581                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
582                         __free_vmap_area(va);
583                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
584         }
585         spin_unlock(&purge_lock);
586 }
587
588 /*
589  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
590  * is already purging.
591  */
592 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
593 {
594         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
595
596         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
597 }
598
599 /*
600  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
601  */
602 static void purge_vmap_area_lazy(void)
603 {
604         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
605
606         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
607 }
608
609 /*
610  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
611  * called for the correct range previously.
612  */
613 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
614 {
615         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
616         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
617         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
618                 try_purge_vmap_area_lazy();
619 }
620
621 /*
622  * Free and unmap a vmap area
623  */
624 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
625 {
626         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
627         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
628 }
629
630 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
631 {
632         struct vmap_area *va;
633
634         spin_lock(&vmap_area_lock);
635         va = __find_vmap_area(addr);
636         spin_unlock(&vmap_area_lock);
637
638         return va;
639 }
640
641 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
642 {
643         struct vmap_area *va;
644
645         va = find_vmap_area(addr);
646         BUG_ON(!va);
647         free_unmap_vmap_area(va);
648 }
649
650
651 /*** Per cpu kva allocator ***/
652
653 /*
654  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
655  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
656  */
657 /*
658  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
659  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
660  * instead (we just need a rough idea)
661  */
662 #if BITS_PER_LONG == 32
663 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
664 #else
665 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
666 #endif
667
668 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
669 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
670 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
671 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
672 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
673 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
674 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
675                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
676                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
677
678 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
679
680 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
681
682 struct vmap_block_queue {
683         spinlock_t lock;
684         struct list_head free;
685 };
686
687 struct vmap_block {
688         spinlock_t lock;
689         struct vmap_area *va;
690         struct vmap_block_queue *vbq;
691         unsigned long free, dirty;
692         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
693         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
694         struct list_head free_list;
695         struct rcu_head rcu_head;
696         struct list_head purge;
697 };
698
699 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
700 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
701
702 /*
703  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
704  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
705  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
706  */
707 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
708 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
709
710 /*
711  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
712  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
713  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
714  * big problem.
715  */
716
717 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
718 {
719         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
720         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
721         return addr;
722 }
723
724 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
725 {
726         struct vmap_block_queue *vbq;
727         struct vmap_block *vb;
728         struct vmap_area *va;
729         unsigned long vb_idx;
730         int node, err;
731
732         node = numa_node_id();
733
734         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
735                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
736         if (unlikely(!vb))
737                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
738
739         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
740                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
741                                         node, gfp_mask);
742         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
743                 kfree(vb);
744                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
745         }
746
747         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
748         if (unlikely(err)) {
749                 kfree(vb);
750                 free_vmap_area(va);
751                 return ERR_PTR(err);
752         }
753
754         spin_lock_init(&vb->lock);
755         vb->va = va;
756         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
757         vb->dirty = 0;
758         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
759         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
760         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
761
762         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
763         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
764         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
765         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
766         BUG_ON(err);
767         radix_tree_preload_end();
768
769         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
770         vb->vbq = vbq;
771         spin_lock(&vbq->lock);
772         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
773         spin_unlock(&vbq->lock);
774         put_cpu_var(vmap_block_queue);
775
776         return vb;
777 }
778
779 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
780 {
781         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
782
783         kfree(vb);
784 }
785
786 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
787 {
788         struct vmap_block *tmp;
789         unsigned long vb_idx;
790
791         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
792         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
793         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
794         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
795         BUG_ON(tmp != vb);
796
797         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
798         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
799 }
800
801 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
802 {
803         LIST_HEAD(purge);
804         struct vmap_block *vb;
805         struct vmap_block *n_vb;
806         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
807
808         rcu_read_lock();
809         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
810
811                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
812                         continue;
813
814                 spin_lock(&vb->lock);
815                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
816                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
817                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
818                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
819                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
820                         spin_lock(&vbq->lock);
821                         list_del_rcu(&vb->free_list);
822                         spin_unlock(&vbq->lock);
823                         spin_unlock(&vb->lock);
824                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
825                 } else
826                         spin_unlock(&vb->lock);
827         }
828         rcu_read_unlock();
829
830         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
831                 list_del(&vb->purge);
832                 free_vmap_block(vb);
833         }
834 }
835
836 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
837 {
838         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
839 }
840
841 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
842 {
843         int cpu;
844
845         for_each_possible_cpu(cpu)
846                 purge_fragmented_blocks(cpu);
847 }
848
849 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
850 {
851         struct vmap_block_queue *vbq;
852         struct vmap_block *vb;
853         unsigned long addr = 0;
854         unsigned int order;
855         int purge = 0;
856
857         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
858         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
859         order = get_order(size);
860
861 again:
862         rcu_read_lock();
863         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
864         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
865                 int i;
866
867                 spin_lock(&vb->lock);
868                 if (vb->free < 1UL << order)
869                         goto next;
870
871                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
872                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
873
874                 if (i < 0) {
875                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
876                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
877                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
878                                 purge = 1;
879                         }
880                         goto next;
881                 }
882                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
883                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
884                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
885                 vb->free -= 1UL << order;
886                 if (vb->free == 0) {
887                         spin_lock(&vbq->lock);
888                         list_del_rcu(&vb->free_list);
889                         spin_unlock(&vbq->lock);
890                 }
891                 spin_unlock(&vb->lock);
892                 break;
893 next:
894                 spin_unlock(&vb->lock);
895         }
896
897         if (purge)
898                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
899
900         put_cpu_var(vmap_block_queue);
901         rcu_read_unlock();
902
903         if (!addr) {
904                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
905                 if (IS_ERR(vb))
906                         return vb;
907                 goto again;
908         }
909
910         return (void *)addr;
911 }
912
913 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
914 {
915         unsigned long offset;
916         unsigned long vb_idx;
917         unsigned int order;
918         struct vmap_block *vb;
919
920         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
921         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
922
923         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
924
925         order = get_order(size);
926
927         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
928
929         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
930         rcu_read_lock();
931         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
932         rcu_read_unlock();
933         BUG_ON(!vb);
934
935         spin_lock(&vb->lock);
936         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
937
938         vb->dirty += 1UL << order;
939         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
940                 BUG_ON(vb->free);
941                 spin_unlock(&vb->lock);
942                 free_vmap_block(vb);
943         } else
944                 spin_unlock(&vb->lock);
945 }
946
947 /**
948  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
949  *
950  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
951  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
952  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
953  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
954  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
955  *
956  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
957  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
958  * from the vmap layer.
959  */
960 void vm_unmap_aliases(void)
961 {
962         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
963         int cpu;
964         int flush = 0;
965
966         if (unlikely(!vmap_initialized))
967                 return;
968
969         for_each_possible_cpu(cpu) {
970                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
971                 struct vmap_block *vb;
972
973                 rcu_read_lock();
974                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
975                         int i;
976
977                         spin_lock(&vb->lock);
978                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
979                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
980                                 unsigned long s, e;
981                                 int j;
982                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
983                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
984
985                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
986                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
987                                 vunmap_page_range(s, e);
988                                 flush = 1;
989
990                                 if (s < start)
991                                         start = s;
992                                 if (e > end)
993                                         end = e;
994
995                                 i = j;
996                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
997                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
998                         }
999                         spin_unlock(&vb->lock);
1000                 }
1001                 rcu_read_unlock();
1002         }
1003
1004         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1007
1008 /**
1009  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1010  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1011  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1012  */
1013 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1014 {
1015         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1016         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1017
1018         BUG_ON(!addr);
1019         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1020         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1021         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1022
1023         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1024         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1025
1026         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1027                 vb_free(mem, size);
1028         else
1029                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1030 }
1031 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1032
1033 /**
1034  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1035  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1036  * @count: number of pages
1037  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1038  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1039  *
1040  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1041  */
1042 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1043 {
1044         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1045         unsigned long addr;
1046         void *mem;
1047
1048         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1049                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1050                 if (IS_ERR(mem))
1051                         return NULL;
1052                 addr = (unsigned long)mem;
1053         } else {
1054                 struct vmap_area *va;
1055                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1056                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1057                 if (IS_ERR(va))
1058                         return NULL;
1059
1060                 addr = va->va_start;
1061                 mem = (void *)addr;
1062         }
1063         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1064                 vm_unmap_ram(mem, count);
1065                 return NULL;
1066         }
1067         return mem;
1068 }
1069 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1070
1071 /**
1072  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1073  * @vm: vm_struct to register
1074  * @align: requested alignment
1075  *
1076  * This function is used to register kernel vm area before
1077  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1078  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1079  * vm->addr contains the allocated address.
1080  *
1081  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1082  */
1083 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1084 {
1085         static size_t vm_init_off __initdata;
1086         unsigned long addr;
1087
1088         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1089         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1090
1091         vm->addr = (void *)addr;
1092
1093         vm->next = vmlist;
1094         vmlist = vm;
1095 }
1096
1097 void __init vmalloc_init(void)
1098 {
1099         struct vmap_area *va;
1100         struct vm_struct *tmp;
1101         int i;
1102
1103         for_each_possible_cpu(i) {
1104                 struct vmap_block_queue *vbq;
1105
1106                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1107                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1108                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1109         }
1110
1111         /* Import existing vmlist entries. */
1112         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1113                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1114                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1115                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1116                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1117                 __insert_vmap_area(va);
1118         }
1119
1120         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1121
1122         vmap_initialized = true;
1123 }
1124
1125 /**
1126  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1127  * @addr: start of the VM area to map
1128  * @size: size of the VM area to map
1129  * @prot: page protection flags to use
1130  * @pages: pages to map
1131  *
1132  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1133  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1134  * friends.
1135  *
1136  * NOTE:
1137  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1138  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1139  * before calling this function.
1140  *
1141  * RETURNS:
1142  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1143  */
1144 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1145                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1146 {
1147         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1148 }
1149
1150 /**
1151  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1152  * @addr: start of the VM area to unmap
1153  * @size: size of the VM area to unmap
1154  *
1155  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1156  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1157  * friends.
1158  *
1159  * NOTE:
1160  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1161  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1162  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1163  */
1164 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1165 {
1166         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1167 }
1168
1169 /**
1170  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1171  * @addr: start of the VM area to unmap
1172  * @size: size of the VM area to unmap
1173  *
1174  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1175  * the unmapping and tlb after.
1176  */
1177 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1178 {
1179         unsigned long end = addr + size;
1180
1181         flush_cache_vunmap(addr, end);
1182         vunmap_page_range(addr, end);
1183         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1184 }
1185
1186 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1187 {
1188         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1189         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1190         int err;
1191
1192         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1193         if (err > 0) {
1194                 *pages += err;
1195                 err = 0;
1196         }
1197
1198         return err;
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1201
1202 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1203 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1204 struct vm_struct *vmlist;
1205
1206 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1207                               unsigned long flags, void *caller)
1208 {
1209         struct vm_struct *tmp, **p;
1210
1211         vm->flags = flags;
1212         vm->addr = (void *)va->va_start;
1213         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1214         vm->caller = caller;
1215         va->private = vm;
1216         va->flags |= VM_VM_AREA;
1217
1218         write_lock(&vmlist_lock);
1219         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1220                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1221                         break;
1222         }
1223         vm->next = *p;
1224         *p = vm;
1225         write_unlock(&vmlist_lock);
1226 }
1227
1228 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1229                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1230                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1231 {
1232         static struct vmap_area *va;
1233         struct vm_struct *area;
1234
1235         BUG_ON(in_interrupt());
1236         if (flags & VM_IOREMAP) {
1237                 int bit = fls(size);
1238
1239                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1240                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1241                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1242                         bit = PAGE_SHIFT;
1243
1244                 align = 1ul << bit;
1245         }
1246
1247         size = PAGE_ALIGN(size);
1248         if (unlikely(!size))
1249                 return NULL;
1250
1251         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1252         if (unlikely(!area))
1253                 return NULL;
1254
1255         /*
1256          * We always allocate a guard page.
1257          */
1258         size += PAGE_SIZE;
1259
1260         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1261         if (IS_ERR(va)) {
1262                 kfree(area);
1263                 return NULL;
1264         }
1265
1266         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1267         return area;
1268 }
1269
1270 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1271                                 unsigned long start, unsigned long end)
1272 {
1273         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1274                                                 __builtin_return_address(0));
1275 }
1276 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1277
1278 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1279                                        unsigned long start, unsigned long end,
1280                                        void *caller)
1281 {
1282         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1283                                   caller);
1284 }
1285
1286 /**
1287  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1288  *      @size:          size of the area
1289  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1290  *
1291  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1292  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1293  *      on success or %NULL on failure.
1294  */
1295 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1296 {
1297         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1298                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1299 }
1300
1301 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1302                                 void *caller)
1303 {
1304         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1305                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1306 }
1307
1308 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1309                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1310 {
1311         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1312                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1313 }
1314
1315 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1316 {
1317         struct vmap_area *va;
1318
1319         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1320         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1321                 return va->private;
1322
1323         return NULL;
1324 }
1325
1326 /**
1327  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1328  *      @addr:          base address
1329  *
1330  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1331  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1332  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1333  */
1334 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1335 {
1336         struct vmap_area *va;
1337
1338         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1339         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1340                 struct vm_struct *vm = va->private;
1341                 struct vm_struct *tmp, **p;
1342                 /*
1343                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1344                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1345                  * vmap.)
1346                  */
1347                 write_lock(&vmlist_lock);
1348                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1349                         ;
1350                 *p = tmp->next;
1351                 write_unlock(&vmlist_lock);
1352
1353                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1354                 free_unmap_vmap_area(va);
1355                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1356
1357                 return vm;
1358         }
1359         return NULL;
1360 }
1361
1362 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1363 {
1364         struct vm_struct *area;
1365
1366         if (!addr)
1367                 return;
1368
1369         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1370                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1371                 return;
1372         }
1373
1374         area = remove_vm_area(addr);
1375         if (unlikely(!area)) {
1376                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1377                                 addr);
1378                 return;
1379         }
1380
1381         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1382         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1383
1384         if (deallocate_pages) {
1385                 int i;
1386
1387                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1388                         struct page *page = area->pages[i];
1389
1390                         BUG_ON(!page);
1391                         __free_page(page);
1392                 }
1393
1394                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1395                         vfree(area->pages);
1396                 else
1397                         kfree(area->pages);
1398         }
1399
1400         kfree(area);
1401         return;
1402 }
1403
1404 /**
1405  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1406  *      @addr:          memory base address
1407  *
1408  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1409  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1410  *      NULL, no operation is performed.
1411  *
1412  *      Must not be called in interrupt context.
1413  */
1414 void vfree(const void *addr)
1415 {
1416         BUG_ON(in_interrupt());
1417
1418         kmemleak_free(addr);
1419
1420         __vunmap(addr, 1);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1423
1424 /**
1425  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1426  *      @addr:          memory base address
1427  *
1428  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1429  *      which was created from the page array passed to vmap().
1430  *
1431  *      Must not be called in interrupt context.
1432  */
1433 void vunmap(const void *addr)
1434 {
1435         BUG_ON(in_interrupt());
1436         might_sleep();
1437         __vunmap(addr, 0);
1438 }
1439 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1440
1441 /**
1442  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1443  *      @pages:         array of page pointers
1444  *      @count:         number of pages to map
1445  *      @flags:         vm_area->flags
1446  *      @prot:          page protection for the mapping
1447  *
1448  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1449  *      space.
1450  */
1451 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1452                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1453 {
1454         struct vm_struct *area;
1455
1456         might_sleep();
1457
1458         if (count > totalram_pages)
1459                 return NULL;
1460
1461         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1462                                         __builtin_return_address(0));
1463         if (!area)
1464                 return NULL;
1465
1466         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1467                 vunmap(area->addr);
1468                 return NULL;
1469         }
1470
1471         return area->addr;
1472 }
1473 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1474
1475 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1476                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1477                             int node, void *caller);
1478 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1479                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1480 {
1481         struct page **pages;
1482         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1483         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1484
1485         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1486         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1487
1488         area->nr_pages = nr_pages;
1489         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1490         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1491                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1492                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1493                 area->flags |= VM_VPAGES;
1494         } else {
1495                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1496         }
1497         area->pages = pages;
1498         area->caller = caller;
1499         if (!area->pages) {
1500                 remove_vm_area(area->addr);
1501                 kfree(area);
1502                 return NULL;
1503         }
1504
1505         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1506                 struct page *page;
1507
1508                 if (node < 0)
1509                         page = alloc_page(gfp_mask);
1510                 else
1511                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1512
1513                 if (unlikely(!page)) {
1514                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1515                         area->nr_pages = i;
1516                         goto fail;
1517                 }
1518                 area->pages[i] = page;
1519         }
1520
1521         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1522                 goto fail;
1523         return area->addr;
1524
1525 fail:
1526         vfree(area->addr);
1527         return NULL;
1528 }
1529
1530 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1531 {
1532         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1533                                          __builtin_return_address(0));
1534
1535         /*
1536          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1537          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1538          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1539          */
1540         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1541
1542         return addr;
1543 }
1544
1545 /**
1546  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1547  *      @size:          allocation size
1548  *      @align:         desired alignment
1549  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1550  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1551  *      @node:          node to use for allocation or -1
1552  *      @caller:        caller's return address
1553  *
1554  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1555  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1556  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1557  */
1558 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1559                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1560                             int node, void *caller)
1561 {
1562         struct vm_struct *area;
1563         void *addr;
1564         unsigned long real_size = size;
1565
1566         size = PAGE_ALIGN(size);
1567         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1568                 return NULL;
1569
1570         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1571                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1572
1573         if (!area)
1574                 return NULL;
1575
1576         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1577
1578         /*
1579          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1580          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1581          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1582          */
1583         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1584
1585         return addr;
1586 }
1587
1588 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1589 {
1590         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1591                                 __builtin_return_address(0));
1592 }
1593 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1594
1595 /**
1596  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1597  *      @size:          allocation size
1598  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1599  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1600  *
1601  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1602  *      use __vmalloc() instead.
1603  */
1604 void *vmalloc(unsigned long size)
1605 {
1606         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1607                                         -1, __builtin_return_address(0));
1608 }
1609 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1610
1611 /**
1612  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1613  * @size: allocation size
1614  *
1615  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1616  * without leaking data.
1617  */
1618 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1619 {
1620         struct vm_struct *area;
1621         void *ret;
1622
1623         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1624                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1625                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1626         if (ret) {
1627                 area = find_vm_area(ret);
1628                 area->flags |= VM_USERMAP;
1629         }
1630         return ret;
1631 }
1632 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1633
1634 /**
1635  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1636  *      @size:          allocation size
1637  *      @node:          numa node
1638  *
1639  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1640  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1641  *
1642  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1643  *      use __vmalloc() instead.
1644  */
1645 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1646 {
1647         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1648                                         node, __builtin_return_address(0));
1649 }
1650 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1651
1652 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1653 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1654 #endif
1655
1656 /**
1657  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1658  *      @size:          allocation size
1659  *
1660  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1661  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1662  *      executable kernel virtual space.
1663  *
1664  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1665  *      use __vmalloc() instead.
1666  */
1667
1668 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1669 {
1670         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1671                               -1, __builtin_return_address(0));
1672 }
1673
1674 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1675 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1676 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1677 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1678 #else
1679 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1680 #endif
1681
1682 /**
1683  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1684  *      @size:          allocation size
1685  *
1686  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1687  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1688  */
1689 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1690 {
1691         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1692                               -1, __builtin_return_address(0));
1693 }
1694 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1695
1696 /**
1697  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1698  *      @size:          allocation size
1699  *
1700  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1701  * mapped to userspace without leaking data.
1702  */
1703 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1704 {
1705         struct vm_struct *area;
1706         void *ret;
1707
1708         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1709                              -1, __builtin_return_address(0));
1710         if (ret) {
1711                 area = find_vm_area(ret);
1712                 area->flags |= VM_USERMAP;
1713         }
1714         return ret;
1715 }
1716 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1717
1718 /*
1719  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1720  * If the page is not present, fill zero.
1721  */
1722
1723 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1724 {
1725         struct page *p;
1726         int copied = 0;
1727
1728         while (count) {
1729                 unsigned long offset, length;
1730
1731                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1732                 length = PAGE_SIZE - offset;
1733                 if (length > count)
1734                         length = count;
1735                 p = vmalloc_to_page(addr);
1736                 /*
1737                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1738                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1739                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1740                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1741                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1742                  */
1743                 if (p) {
1744                         /*
1745                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1746                          * function description)
1747                          */
1748                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1749                         memcpy(buf, map + offset, length);
1750                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1751                 } else
1752                         memset(buf, 0, length);
1753
1754                 addr += length;
1755                 buf += length;
1756                 copied += length;
1757                 count -= length;
1758         }
1759         return copied;
1760 }
1761
1762 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1763 {
1764         struct page *p;
1765         int copied = 0;
1766
1767         while (count) {
1768                 unsigned long offset, length;
1769
1770                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1771                 length = PAGE_SIZE - offset;
1772                 if (length > count)
1773                         length = count;
1774                 p = vmalloc_to_page(addr);
1775                 /*
1776                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1777                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1778                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1779                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1780                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1781                  */
1782                 if (p) {
1783                         /*
1784                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1785                          * function description)
1786                          */
1787                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1788                         memcpy(map + offset, buf, length);
1789                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1790                 }
1791                 addr += length;
1792                 buf += length;
1793                 copied += length;
1794                 count -= length;
1795         }
1796         return copied;
1797 }
1798
1799 /**
1800  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1801  *      @buf:           buffer for reading data
1802  *      @addr:          vm address.
1803  *      @count:         number of bytes to be read.
1804  *
1805  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1806  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1807  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1808  *
1809  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1810  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1811  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1812  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1813  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1814  *
1815  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1816  *      vm_struct area, returns 0.
1817  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1818  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1819  *
1820  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1821  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1822  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1823  *      any informaion, as /dev/kmem.
1824  *
1825  */
1826
1827 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1828 {
1829         struct vm_struct *tmp;
1830         char *vaddr, *buf_start = buf;
1831         unsigned long buflen = count;
1832         unsigned long n;
1833
1834         /* Don't allow overflow */
1835         if ((unsigned long) addr + count < count)
1836                 count = -(unsigned long) addr;
1837
1838         read_lock(&vmlist_lock);
1839         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1840                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1841                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1842                         continue;
1843                 while (addr < vaddr) {
1844                         if (count == 0)
1845                                 goto finished;
1846                         *buf = '\0';
1847                         buf++;
1848                         addr++;
1849                         count--;
1850                 }
1851                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1852                 if (n > count)
1853                         n = count;
1854                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1855                         aligned_vread(buf, addr, n);
1856                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1857                         memset(buf, 0, n);
1858                 buf += n;
1859                 addr += n;
1860                 count -= n;
1861         }
1862 finished:
1863         read_unlock(&vmlist_lock);
1864
1865         if (buf == buf_start)
1866                 return 0;
1867         /* zero-fill memory holes */
1868         if (buf != buf_start + buflen)
1869                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1870
1871         return buflen;
1872 }
1873
1874 /**
1875  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1876  *      @buf:           buffer for source data
1877  *      @addr:          vm address.
1878  *      @count:         number of bytes to be read.
1879  *
1880  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1881  *      (same number to @count).
1882  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1883  *      vmalloc area, returns 0.
1884  *
1885  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1886  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1887  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1888  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1889  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1890  *
1891  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1892  *      vm_struct area, returns 0.
1893  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1894  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1895  *
1896  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1897  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1898  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1899  *      any informaion, as /dev/kmem.
1900  *
1901  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1902  */
1903
1904 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1905 {
1906         struct vm_struct *tmp;
1907         char *vaddr;
1908         unsigned long n, buflen;
1909         int copied = 0;
1910
1911         /* Don't allow overflow */
1912         if ((unsigned long) addr + count < count)
1913                 count = -(unsigned long) addr;
1914         buflen = count;
1915
1916         read_lock(&vmlist_lock);
1917         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1918                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1919                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1920                         continue;
1921                 while (addr < vaddr) {
1922                         if (count == 0)
1923                                 goto finished;
1924                         buf++;
1925                         addr++;
1926                         count--;
1927                 }
1928                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1929                 if (n > count)
1930                         n = count;
1931                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1932                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1933                         copied++;
1934                 }
1935                 buf += n;
1936                 addr += n;
1937                 count -= n;
1938         }
1939 finished:
1940         read_unlock(&vmlist_lock);
1941         if (!copied)
1942                 return 0;
1943         return buflen;
1944 }
1945
1946 /**
1947  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1948  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1949  *      @addr:          vmalloc memory
1950  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1951  *
1952  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1953  *
1954  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1955  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1956  *      that criteria isn't met.
1957  *
1958  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1959  */
1960 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1961                                                 unsigned long pgoff)
1962 {
1963         struct vm_struct *area;
1964         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1965         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1966
1967         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1968                 return -EINVAL;
1969
1970         area = find_vm_area(addr);
1971         if (!area)
1972                 return -EINVAL;
1973
1974         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1975                 return -EINVAL;
1976
1977         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1978                 return -EINVAL;
1979
1980         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1981         do {
1982                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1983                 int ret;
1984
1985                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1986                 if (ret)
1987                         return ret;
1988
1989                 uaddr += PAGE_SIZE;
1990                 addr += PAGE_SIZE;
1991                 usize -= PAGE_SIZE;
1992         } while (usize > 0);
1993
1994         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1995         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1996
1997         return 0;
1998 }
1999 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2000
2001 /*
2002  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2003  * have one.
2004  */
2005 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2006 {
2007 }
2008
2009
2010 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2011 {
2012         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2013         return 0;
2014 }
2015
2016 /**
2017  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2018  *      @size:          size of the area
2019  *
2020  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2021  *
2022  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2023  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2024  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2025  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2026  *      processes.
2027  */
2028 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2029 {
2030         struct vm_struct *area;
2031
2032         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2033                                 __builtin_return_address(0));
2034         if (area == NULL)
2035                 return NULL;
2036
2037         /*
2038          * This ensures that page tables are constructed for this region
2039          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2040          */
2041         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2042                                 area->size, f, NULL)) {
2043                 free_vm_area(area);
2044                 return NULL;
2045         }
2046
2047         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2048            mappings */
2049         vmalloc_sync_all();
2050
2051         return area;
2052 }
2053 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2054
2055 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2056 {
2057         struct vm_struct *ret;
2058         ret = remove_vm_area(area->addr);
2059         BUG_ON(ret != area);
2060         kfree(area);
2061 }
2062 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2063
2064 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2065 {
2066         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2067 }
2068
2069 /**
2070  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2071  * @end: target address
2072  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2073  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2074  *
2075  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2076  *          %false if no vmap_area exists
2077  *
2078  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2079  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2080  */
2081 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2082                                struct vmap_area **pnext,
2083                                struct vmap_area **pprev)
2084 {
2085         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2086         struct vmap_area *va = NULL;
2087
2088         while (n) {
2089                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2090                 if (end < va->va_end)
2091                         n = n->rb_left;
2092                 else if (end > va->va_end)
2093                         n = n->rb_right;
2094                 else
2095                         break;
2096         }
2097
2098         if (!va)
2099                 return false;
2100
2101         if (va->va_end > end) {
2102                 *pnext = va;
2103                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2104         } else {
2105                 *pprev = va;
2106                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2107         }
2108         return true;
2109 }
2110
2111 /**
2112  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2113  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2114  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2115  * @align: alignment
2116  *
2117  * Returns: determined end address
2118  *
2119  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2120  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2121  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2122  *
2123  * Please note that the address returned by this function may fall
2124  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2125  * that.
2126  */
2127 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2128                                        struct vmap_area **pprev,
2129                                        unsigned long align)
2130 {
2131         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2132         unsigned long addr;
2133
2134         if (*pnext)
2135                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2136         else
2137                 addr = vmalloc_end;
2138
2139         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2140                 *pnext = *pprev;
2141                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2142         }
2143
2144         return addr;
2145 }
2146
2147 /**
2148  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2149  * @offsets: array containing offset of each area
2150  * @sizes: array containing size of each area
2151  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2152  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2153  * @gfp_mask: allocation mask
2154  *
2155  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2156  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2157  *
2158  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2159  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2160  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2161  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2162  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2163  * are allocated from top.
2164  *
2165  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2166  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2167  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2168  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2169  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2170  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2171  */
2172 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2173                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2174                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2175 {
2176         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2177         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2178         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2179         struct vm_struct **vms;
2180         int area, area2, last_area, term_area;
2181         unsigned long base, start, end, last_end;
2182         bool purged = false;
2183
2184         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2185
2186         /* verify parameters and allocate data structures */
2187         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2188         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2189                 start = offsets[area];
2190                 end = start + sizes[area];
2191
2192                 /* is everything aligned properly? */
2193                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2194                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2195
2196                 /* detect the area with the highest address */
2197                 if (start > offsets[last_area])
2198                         last_area = area;
2199
2200                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2201                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2202                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2203
2204                         if (area2 == area)
2205                                 continue;
2206
2207                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2208                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2209                 }
2210         }
2211         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2212
2213         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2214                 WARN_ON(true);
2215                 return NULL;
2216         }
2217
2218         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2219         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2220         if (!vas || !vms)
2221                 goto err_free;
2222
2223         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2224                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2225                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2226                 if (!vas[area] || !vms[area])
2227                         goto err_free;
2228         }
2229 retry:
2230         spin_lock(&vmap_area_lock);
2231
2232         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2233         area = term_area = last_area;
2234         start = offsets[area];
2235         end = start + sizes[area];
2236
2237         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2238                 base = vmalloc_end - last_end;
2239                 goto found;
2240         }
2241         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2242
2243         while (true) {
2244                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2245                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2246
2247                 /*
2248                  * base might have underflowed, add last_end before
2249                  * comparing.
2250                  */
2251                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2252                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2253                         if (!purged) {
2254                                 purge_vmap_area_lazy();
2255                                 purged = true;
2256                                 goto retry;
2257                         }
2258                         goto err_free;
2259                 }
2260
2261                 /*
2262                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2263                  * right below next and then recheck.
2264                  */
2265                 if (next && next->va_start < base + end) {
2266                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2267                         term_area = area;
2268                         continue;
2269                 }
2270
2271                 /*
2272                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2273                  * base so that it's right below new next and then
2274                  * recheck.
2275                  */
2276                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2277                         next = prev;
2278                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2279                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2280                         term_area = area;
2281                         continue;
2282                 }
2283
2284                 /*
2285                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2286                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2287                  */
2288                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2289                 if (area == term_area)
2290                         break;
2291                 start = offsets[area];
2292                 end = start + sizes[area];
2293                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2294         }
2295 found:
2296         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2297         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2298                 struct vmap_area *va = vas[area];
2299
2300                 va->va_start = base + offsets[area];
2301                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2302                 __insert_vmap_area(va);
2303         }
2304
2305         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2306
2307         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2308
2309         /* insert all vm's */
2310         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2311                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2312                                   pcpu_get_vm_areas);
2313
2314         kfree(vas);
2315         return vms;
2316
2317 err_free:
2318         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2319                 if (vas)
2320                         kfree(vas[area]);
2321                 if (vms)
2322                         kfree(vms[area]);
2323         }
2324         kfree(vas);
2325         kfree(vms);
2326         return NULL;
2327 }
2328
2329 /**
2330  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2331  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2332  * @nr_vms: the number of allocated areas
2333  *
2334  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2335  */
2336 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2337 {
2338         int i;
2339
2340         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2341                 free_vm_area(vms[i]);
2342         kfree(vms);
2343 }
2344
2345 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2346 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2347 {
2348         loff_t n = *pos;
2349         struct vm_struct *v;
2350
2351         read_lock(&vmlist_lock);
2352         v = vmlist;
2353         while (n > 0 && v) {
2354                 n--;
2355                 v = v->next;
2356         }
2357         if (!n)
2358                 return v;
2359
2360         return NULL;
2361
2362 }
2363
2364 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2365 {
2366         struct vm_struct *v = p;
2367
2368         ++*pos;
2369         return v->next;
2370 }
2371
2372 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2373 {
2374         read_unlock(&vmlist_lock);
2375 }
2376
2377 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2378 {
2379         if (NUMA_BUILD) {
2380                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2381
2382                 if (!counters)
2383                         return;
2384
2385                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2386
2387                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2388                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2389
2390                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2391                         if (counters[nr])
2392                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2393         }
2394 }
2395
2396 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2397 {
2398         struct vm_struct *v = p;
2399
2400         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2401                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2402
2403         if (v->caller) {
2404                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2405
2406                 seq_putc(m, ' ');
2407                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2408                 seq_puts(m, buff);
2409         }
2410
2411         if (v->nr_pages)
2412                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2413
2414         if (v->phys_addr)
2415                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2416
2417         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2418                 seq_printf(m, " ioremap");
2419
2420         if (v->flags & VM_ALLOC)
2421                 seq_printf(m, " vmalloc");
2422
2423         if (v->flags & VM_MAP)
2424                 seq_printf(m, " vmap");
2425
2426         if (v->flags & VM_USERMAP)
2427                 seq_printf(m, " user");
2428
2429         if (v->flags & VM_VPAGES)
2430                 seq_printf(m, " vpages");
2431
2432         show_numa_info(m, v);
2433         seq_putc(m, '\n');
2434         return 0;
2435 }
2436
2437 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2438         .start = s_start,
2439         .next = s_next,
2440         .stop = s_stop,
2441         .show = s_show,
2442 };
2443
2444 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2445 {
2446         unsigned int *ptr = NULL;
2447         int ret;
2448
2449         if (NUMA_BUILD)
2450                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2451         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2452         if (!ret) {
2453                 struct seq_file *m = file->private_data;
2454                 m->private = ptr;
2455         } else
2456                 kfree(ptr);
2457         return ret;
2458 }
2459
2460 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2461         .open           = vmalloc_open,
2462         .read           = seq_read,
2463         .llseek         = seq_lseek,
2464         .release        = seq_release_private,
2465 };
2466
2467 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2468 {
2469         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2470         return 0;
2471 }
2472 module_init(proc_vmalloc_init);
2473 #endif
2474