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/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/proc_fs.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/debugobjects.h>
  21 #include <linux/kallsyms.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/rbtree.h>
  24 #include <linux/radix-tree.h>
  25 #include <linux/rcupdate.h>
  26 #include <linux/bootmem.h>
  27
  28 #include <asm/atomic.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31
  32
  33 /*** Page table manipulation functions ***/
  34
  35 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  36 {
  37         pte_t *pte;
  38
  39         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  40         do {
  41                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  42                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  43         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  44 }
  45
  46 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  47 {
  48         pmd_t *pmd;
  49         unsigned long next;
  50
  51         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  52         do {
  53                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  54                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  55                         continue;
  56                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  57         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  58 }
  59
  60 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  61 {
  62         pud_t *pud;
  63         unsigned long next;
  64
  65         pud = pud_offset(pgd, addr);
  66         do {
  67                 next = pud_addr_end(addr, end);
  68                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  69                         continue;
  70                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  71         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  72 }
  73
  74 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  75 {
  76         pgd_t *pgd;
  77         unsigned long next;
  78
  79         BUG_ON(addr >= end);
  80         pgd = pgd_offset_k(addr);
  81         do {
  82                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  83                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  84                         continue;
  85                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  86         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  87 }
  88
  89 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  90                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  91 {
  92         pte_t *pte;
  93
  94         /*
  95          * nr is a running index into the array which helps higher level
  96          * callers keep track of where we're up to.
  97          */
  98
  99         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 100         if (!pte)
 101                 return -ENOMEM;
 102         do {
 103                 struct page *page = pages[*nr];
 104
 105                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 106                         return -EBUSY;
 107                 if (WARN_ON(!page))
 108                         return -ENOMEM;
 109                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 110                 (*nr)++;
 111         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 116                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 117 {
 118         pmd_t *pmd;
 119         unsigned long next;
 120
 121         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 122         if (!pmd)
 123                 return -ENOMEM;
 124         do {
 125                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 126                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 127                         return -ENOMEM;
 128         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 129         return 0;
 130 }
 131
 132 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 133                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 134 {
 135         pud_t *pud;
 136         unsigned long next;
 137
 138         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 139         if (!pud)
 140                 return -ENOMEM;
 141         do {
 142                 next = pud_addr_end(addr, end);
 143                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 144                         return -ENOMEM;
 145         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 151  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 152  *
 153  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 154  */
 155 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 156                                 pgprot_t prot, struct page **pages)
 157 {
 158         pgd_t *pgd;
 159         unsigned long next;
 160         unsigned long addr = start;
 161         int err = 0;
 162         int nr = 0;
 163
 164         BUG_ON(addr >= end);
 165         pgd = pgd_offset_k(addr);
 166         do {
 167                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 168                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 169                 if (err)
 170                         break;
 171         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 172         flush_cache_vmap(start, end);
 173
 174         if (unlikely(err))
 175                 return err;
 176         return nr;
 177 }
 178
 179 static inline int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 180 {
 181         /*
 182          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 183          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 184          * just put it in the vmalloc space.
 185          */
 186 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 187         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 188         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 189                 return 1;
 190 #endif
 191         return is_vmalloc_addr(x);
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 196  */
 197 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 198 {
 199         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 200         struct page *page = NULL;
 201         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 202
 203         /*
 204          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 205          * architectures that do not vmalloc module space
 206          */
 207         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 208
 209         if (!pgd_none(*pgd)) {
 210                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 211                 if (!pud_none(*pud)) {
 212                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 213                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 214                                 pte_t *ptep, pte;
 215
 216                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 217                                 pte = *ptep;
 218                                 if (pte_present(pte))
 219                                         page = pte_page(pte);
 220                                 pte_unmap(ptep);
 221                         }
 222                 }
 223         }
 224         return page;
 225 }
 226 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 227
 228 /*
 229  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 230  */
 231 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 232 {
 233         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 236
 237
 238 /*** Global kva allocator ***/
 239
 240 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 241 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 242 #define VM_VM_AREA      0x04
 243
 244 struct vmap_area {
 245         unsigned long va_start;
 246         unsigned long va_end;
 247         unsigned long flags;
 248         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 249         struct list_head list;          /* address sorted list */
 250         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 251         void *private;
 252         struct rcu_head rcu_head;
 253 };
 254
 255 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 256 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 257 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 258
 259 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 260 {
 261         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 262
 263         while (n) {
 264                 struct vmap_area *va;
 265
 266                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 267                 if (addr < va->va_start)
 268                         n = n->rb_left;
 269                 else if (addr > va->va_start)
 270                         n = n->rb_right;
 271                 else
 272                         return va;
 273         }
 274
 275         return NULL;
 276 }
 277
 278 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 279 {
 280         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 281         struct rb_node *parent = NULL;
 282         struct rb_node *tmp;
 283
 284         while (*p) {
 285                 struct vmap_area *tmp;
 286
 287                 parent = *p;
 288                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 289                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 290                         p = &(*p)->rb_left;
 291                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 292                         p = &(*p)->rb_right;
 293                 else
 294                         BUG();
 295         }
 296
 297         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 298         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 299
 300         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 301         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 302         if (tmp) {
 303                 struct vmap_area *prev;
 304                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 305                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 306         } else
 307                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 308 }
 309
 310 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 311
 312 /*
 313  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 314  * vstart and vend.
 315  */
 316 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 317                                 unsigned long align,
 318                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 319                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 320 {
 321         struct vmap_area *va;
 322         struct rb_node *n;
 323         unsigned long addr;
 324         int purged = 0;
 325
 326         BUG_ON(!size);
 327         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 328
 329         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 330                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 331         if (unlikely(!va))
 332                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 333
 334 retry:
 335         addr = ALIGN(vstart, align);
 336
 337         spin_lock(&vmap_area_lock);
 338         if (addr + size - 1 < addr)
 339                 goto overflow;
 340
 341         /* XXX: could have a last_hole cache */
 342         n = vmap_area_root.rb_node;
 343         if (n) {
 344                 struct vmap_area *first = NULL;
 345
 346                 do {
 347                         struct vmap_area *tmp;
 348                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 349                         if (tmp->va_end >= addr) {
 350                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 351                                         first = tmp;
 352                                 n = n->rb_left;
 353                         } else {
 354                                 first = tmp;
 355                                 n = n->rb_right;
 356                         }
 357                 } while (n);
 358
 359                 if (!first)
 360                         goto found;
 361
 362                 if (first->va_end < addr) {
 363                         n = rb_next(&first->rb_node);
 364                         if (n)
 365                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 366                         else
 367                                 goto found;
 368                 }
 369
 370                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 371                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 372                         if (addr + size - 1 < addr)
 373                                 goto overflow;
 374
 375                         n = rb_next(&first->rb_node);
 376                         if (n)
 377                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 378                         else
 379                                 goto found;
 380                 }
 381         }
 382 found:
 383         if (addr + size > vend) {
 384 overflow:
 385                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 386                 if (!purged) {
 387                         purge_vmap_area_lazy();
 388                         purged = 1;
 389                         goto retry;
 390                 }
 391                 if (printk_ratelimit())
 392                         printk(KERN_WARNING "vmap allocation failed: "
 393                                  "use vmalloc=<size> to increase size.\n");
 394                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 395         }
 396
 397         BUG_ON(addr & (align-1));
 398
 399         va->va_start = addr;
 400         va->va_end = addr + size;
 401         va->flags = 0;
 402         __insert_vmap_area(va);
 403         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 404
 405         return va;
 406 }
 407
 408 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 409 {
 410         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 411
 412         kfree(va);
 413 }
 414
 415 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 416 {
 417         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 418         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 419         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 420         list_del_rcu(&va->list);
 421
 422         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 423 }
 424
 425 /*
 426  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 427  */
 428 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 429 {
 430         spin_lock(&vmap_area_lock);
 431         __free_vmap_area(va);
 432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 437  */
 438 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 439 {
 440         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 441 }
 442
 443 /*
 444  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 445  * before attempting to purge with a TLB flush.
 446  *
 447  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 448  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 449  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 450  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 451  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 452  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 453  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 454  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 455  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 456  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 457  * becomes a problem on bigger systems.
 458  */
 459 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 460 {
 461         unsigned int log;
 462
 463         log = fls(num_online_cpus());
 464
 465         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 466 }
 467
 468 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 469
 470 /*
 471  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 472  *
 473  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 474  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 475  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 476  * their own TLB flushing).
 477  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 478  *              *end = max(*end, highest purged address)
 479  */
 480 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 481                                         int sync, int force_flush)
 482 {
 483         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 484         LIST_HEAD(valist);
 485         struct vmap_area *va;
 486         struct vmap_area *n_va;
 487         int nr = 0;
 488
 489         /*
 490          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 491          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 492          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 493          */
 494         if (!sync && !force_flush) {
 495                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 496                         return;
 497         } else
 498                 spin_lock(&purge_lock);
 499
 500         rcu_read_lock();
 501         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 502                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 503                         if (va->va_start < *start)
 504                                 *start = va->va_start;
 505                         if (va->va_end > *end)
 506                                 *end = va->va_end;
 507                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 508                         unmap_vmap_area(va);
 509                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 510                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 511                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 512                 }
 513         }
 514         rcu_read_unlock();
 515
 516         if (nr) {
 517                 BUG_ON(nr > atomic_read(&vmap_lazy_nr));
 518                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 519         }
 520
 521         if (nr || force_flush)
 522                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 523
 524         if (nr) {
 525                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 526                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 527                         __free_vmap_area(va);
 528                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 529         }
 530         spin_unlock(&purge_lock);
 531 }
 532
 533 /*
 534  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 535  * is already purging.
 536  */
 537 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 538 {
 539         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 540
 541         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 542 }
 543
 544 /*
 545  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 546  */
 547 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 548 {
 549         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 550
 551         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 556  * called for the correct range previously.
 557  */
 558 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 559 {
 560         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 561         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 562         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 563                 try_purge_vmap_area_lazy();
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Free and unmap a vmap area
 568  */
 569 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 570 {
 571         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 572         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 573 }
 574
 575 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 576 {
 577         struct vmap_area *va;
 578
 579         spin_lock(&vmap_area_lock);
 580         va = __find_vmap_area(addr);
 581         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 582
 583         return va;
 584 }
 585
 586 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 587 {
 588         struct vmap_area *va;
 589
 590         va = find_vmap_area(addr);
 591         BUG_ON(!va);
 592         free_unmap_vmap_area(va);
 593 }
 594
 595
 596 /*** Per cpu kva allocator ***/
 597
 598 /*
 599  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 600  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 601  */
 602 /*
 603  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 604  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 605  * instead (we just need a rough idea)
 606  */
 607 #if BITS_PER_LONG == 32
 608 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 609 #else
 610 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 611 #endif
 612
 613 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 614 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 615 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 616 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 617 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 618 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 619 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 620                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 621                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 622
 623 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 624
 625 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 626
 627 struct vmap_block_queue {
 628         spinlock_t lock;
 629         struct list_head free;
 630         struct list_head dirty;
 631         unsigned int nr_dirty;
 632 };
 633
 634 struct vmap_block {
 635         spinlock_t lock;
 636         struct vmap_area *va;
 637         struct vmap_block_queue *vbq;
 638         unsigned long free, dirty;
 639         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 640         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 641         union {
 642                 struct {
 643                         struct list_head free_list;
 644                         struct list_head dirty_list;
 645                 };
 646                 struct rcu_head rcu_head;
 647         };
 648 };
 649
 650 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 651 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 652
 653 /*
 654  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 655  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 656  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 657  */
 658 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 659 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 660
 661 /*
 662  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 663  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 664  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 665  * big problem.
 666  */
 667
 668 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 669 {
 670         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 671         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 672         return addr;
 673 }
 674
 675 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 676 {
 677         struct vmap_block_queue *vbq;
 678         struct vmap_block *vb;
 679         struct vmap_area *va;
 680         unsigned long vb_idx;
 681         int node, err;
 682
 683         node = numa_node_id();
 684
 685         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 686                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 687         if (unlikely(!vb))
 688                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 689
 690         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 691                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 692                                         node, gfp_mask);
 693         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 694                 kfree(vb);
 695                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 696         }
 697
 698         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 699         if (unlikely(err)) {
 700                 kfree(vb);
 701                 free_vmap_area(va);
 702                 return ERR_PTR(err);
 703         }
 704
 705         spin_lock_init(&vb->lock);
 706         vb->va = va;
 707         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 708         vb->dirty = 0;
 709         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 710         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 711         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 712         INIT_LIST_HEAD(&vb->dirty_list);
 713
 714         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 715         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 716         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 717         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 718         BUG_ON(err);
 719         radix_tree_preload_end();
 720
 721         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 722         vb->vbq = vbq;
 723         spin_lock(&vbq->lock);
 724         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 725         spin_unlock(&vbq->lock);
 726         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 727
 728         return vb;
 729 }
 730
 731 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 732 {
 733         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 734
 735         kfree(vb);
 736 }
 737
 738 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 739 {
 740         struct vmap_block *tmp;
 741         unsigned long vb_idx;
 742
 743         spin_lock(&vb->vbq->lock);
 744         if (!list_empty(&vb->free_list))
 745                 list_del(&vb->free_list);
 746         if (!list_empty(&vb->dirty_list))
 747                 list_del(&vb->dirty_list);
 748         spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 749
 750         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 751         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 752         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 753         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 754         BUG_ON(tmp != vb);
 755
 756         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 757         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 758 }
 759
 760 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 761 {
 762         struct vmap_block_queue *vbq;
 763         struct vmap_block *vb;
 764         unsigned long addr = 0;
 765         unsigned int order;
 766
 767         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 768         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 769         order = get_order(size);
 770
 771 again:
 772         rcu_read_lock();
 773         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 774         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 775                 int i;
 776
 777                 spin_lock(&vb->lock);
 778                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 779                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 780
 781                 if (i >= 0) {
 782                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 783                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 784                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 785                         vb->free -= 1UL << order;
 786                         if (vb->free == 0) {
 787                                 spin_lock(&vbq->lock);
 788                                 list_del_init(&vb->free_list);
 789                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 790                         }
 791                         spin_unlock(&vb->lock);
 792                         break;
 793                 }
 794                 spin_unlock(&vb->lock);
 795         }
 796         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 797         rcu_read_unlock();
 798
 799         if (!addr) {
 800                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 801                 if (IS_ERR(vb))
 802                         return vb;
 803                 goto again;
 804         }
 805
 806         return (void *)addr;
 807 }
 808
 809 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 810 {
 811         unsigned long offset;
 812         unsigned long vb_idx;
 813         unsigned int order;
 814         struct vmap_block *vb;
 815
 816         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 817         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 818
 819         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 820
 821         order = get_order(size);
 822
 823         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 824
 825         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 826         rcu_read_lock();
 827         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 828         rcu_read_unlock();
 829         BUG_ON(!vb);
 830
 831         spin_lock(&vb->lock);
 832         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 833         if (!vb->dirty) {
 834                 spin_lock(&vb->vbq->lock);
 835                 list_add(&vb->dirty_list, &vb->vbq->dirty);
 836                 spin_unlock(&vb->vbq->lock);
 837         }
 838         vb->dirty += 1UL << order;
 839         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 840                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 841                 spin_unlock(&vb->lock);
 842                 free_vmap_block(vb);
 843         } else
 844                 spin_unlock(&vb->lock);
 845 }
 846
 847 /**
 848  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 849  *
 850  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 851  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 852  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 853  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 854  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 855  *
 856  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 857  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 858  * from the vmap layer.
 859  */
 860 void vm_unmap_aliases(void)
 861 {
 862         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 863         int cpu;
 864         int flush = 0;
 865
 866         if (unlikely(!vmap_initialized))
 867                 return;
 868
 869         for_each_possible_cpu(cpu) {
 870                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 871                 struct vmap_block *vb;
 872
 873                 rcu_read_lock();
 874                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 875                         int i;
 876
 877                         spin_lock(&vb->lock);
 878                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 879                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 880                                 unsigned long s, e;
 881                                 int j;
 882                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 883                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 884
 885                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 886                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 887                                 vunmap_page_range(s, e);
 888                                 flush = 1;
 889
 890                                 if (s < start)
 891                                         start = s;
 892                                 if (e > end)
 893                                         end = e;
 894
 895                                 i = j;
 896                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 897                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 898                         }
 899                         spin_unlock(&vb->lock);
 900                 }
 901                 rcu_read_unlock();
 902         }
 903
 904         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 905 }
 906 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 907
 908 /**
 909  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 910  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 911  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 912  */
 913 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 914 {
 915         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 916         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 917
 918         BUG_ON(!addr);
 919         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 920         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 921         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 922
 923         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 924
 925         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 926                 vb_free(mem, size);
 927         else
 928                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 929 }
 930 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 931
 932 /**
 933  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 934  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 935  * @count: number of pages
 936  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 937  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 938  *
 939  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 940  */
 941 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 942 {
 943         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 944         unsigned long addr;
 945         void *mem;
 946
 947         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 948                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 949                 if (IS_ERR(mem))
 950                         return NULL;
 951                 addr = (unsigned long)mem;
 952         } else {
 953                 struct vmap_area *va;
 954                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 955                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 956                 if (IS_ERR(va))
 957                         return NULL;
 958
 959                 addr = va->va_start;
 960                 mem = (void *)addr;
 961         }
 962         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 963                 vm_unmap_ram(mem, count);
 964                 return NULL;
 965         }
 966         return mem;
 967 }
 968 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 969
 970 void __init vmalloc_init(void)
 971 {
 972         struct vmap_area *va;
 973         struct vm_struct *tmp;
 974         int i;
 975
 976         for_each_possible_cpu(i) {
 977                 struct vmap_block_queue *vbq;
 978
 979                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
 980                 spin_lock_init(&vbq->lock);
 981                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
 982                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
 983                 vbq->nr_dirty = 0;
 984         }
 985
 986         /* Import existing vmlist entries. */
 987         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
 988                 va = alloc_bootmem(sizeof(struct vmap_area));
 989                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
 990                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
 991                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
 992                 __insert_vmap_area(va);
 993         }
 994         vmap_initialized = true;
 995 }
 996
 997 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
 998 {
 999         unsigned long end = addr + size;
1000
1001         flush_cache_vunmap(addr, end);
1002         vunmap_page_range(addr, end);
1003         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1004 }
1005
1006 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1007 {
1008         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1009         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1010         int err;
1011
1012         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1013         if (err > 0) {
1014                 *pages += err;
1015                 err = 0;
1016         }
1017
1018         return err;
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1021
1022 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1023 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1024 struct vm_struct *vmlist;
1025
1026 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1027                 unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end,
1028                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1029 {
1030         static struct vmap_area *va;
1031         struct vm_struct *area;
1032         struct vm_struct *tmp, **p;
1033         unsigned long align = 1;
1034
1035         BUG_ON(in_interrupt());
1036         if (flags & VM_IOREMAP) {
1037                 int bit = fls(size);
1038
1039                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1040                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1041                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1042                         bit = PAGE_SHIFT;
1043
1044                 align = 1ul << bit;
1045         }
1046
1047         size = PAGE_ALIGN(size);
1048         if (unlikely(!size))
1049                 return NULL;
1050
1051         area = kmalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1052         if (unlikely(!area))
1053                 return NULL;
1054
1055         /*
1056          * We always allocate a guard page.
1057          */
1058         size += PAGE_SIZE;
1059
1060         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1061         if (IS_ERR(va)) {
1062                 kfree(area);
1063                 return NULL;
1064         }
1065
1066         area->flags = flags;
1067         area->addr = (void *)va->va_start;
1068         area->size = size;
1069         area->pages = NULL;
1070         area->nr_pages = 0;
1071         area->phys_addr = 0;
1072         area->caller = caller;
1073         va->private = area;
1074         va->flags |= VM_VM_AREA;
1075
1076         write_lock(&vmlist_lock);
1077         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1078                 if (tmp->addr >= area->addr)
1079                         break;
1080         }
1081         area->next = *p;
1082         *p = area;
1083         write_unlock(&vmlist_lock);
1084
1085         return area;
1086 }
1087
1088 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1089                                 unsigned long start, unsigned long end)
1090 {
1091         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1092                                                 __builtin_return_address(0));
1093 }
1094 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1095
1096 /**
1097  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1098  *      @size:          size of the area
1099  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1100  *
1101  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1102  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1103  *      on success or %NULL on failure.
1104  */
1105 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1106 {
1107         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1108                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1109 }
1110
1111 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1112                                 void *caller)
1113 {
1114         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1115                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1116 }
1117
1118 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1119                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1120 {
1121         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END, node,
1122                                   gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1123 }
1124
1125 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1126 {
1127         struct vmap_area *va;
1128
1129         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1130         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1131                 return va->private;
1132
1133         return NULL;
1134 }
1135
1136 /**
1137  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1138  *      @addr:          base address
1139  *
1140  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1141  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1142  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1143  */
1144 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1145 {
1146         struct vmap_area *va;
1147
1148         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1149         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1150                 struct vm_struct *vm = va->private;
1151                 struct vm_struct *tmp, **p;
1152                 free_unmap_vmap_area(va);
1153                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1154
1155                 write_lock(&vmlist_lock);
1156                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1157                         ;
1158                 *p = tmp->next;
1159                 write_unlock(&vmlist_lock);
1160
1161                 return vm;
1162         }
1163         return NULL;
1164 }
1165
1166 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1167 {
1168         struct vm_struct *area;
1169
1170         if (!addr)
1171                 return;
1172
1173         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1174                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1175                 return;
1176         }
1177
1178         area = remove_vm_area(addr);
1179         if (unlikely(!area)) {
1180                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1181                                 addr);
1182                 return;
1183         }
1184
1185         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1186         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1187
1188         if (deallocate_pages) {
1189                 int i;
1190
1191                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1192                         struct page *page = area->pages[i];
1193
1194                         BUG_ON(!page);
1195                         __free_page(page);
1196                 }
1197
1198                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1199                         vfree(area->pages);
1200                 else
1201                         kfree(area->pages);
1202         }
1203
1204         kfree(area);
1205         return;
1206 }
1207
1208 /**
1209  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1210  *      @addr:          memory base address
1211  *
1212  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1213  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1214  *      NULL, no operation is performed.
1215  *
1216  *      Must not be called in interrupt context.
1217  */
1218 void vfree(const void *addr)
1219 {
1220         BUG_ON(in_interrupt());
1221         __vunmap(addr, 1);
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1224
1225 /**
1226  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1227  *      @addr:          memory base address
1228  *
1229  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1230  *      which was created from the page array passed to vmap().
1231  *
1232  *      Must not be called in interrupt context.
1233  */
1234 void vunmap(const void *addr)
1235 {
1236         BUG_ON(in_interrupt());
1237         __vunmap(addr, 0);
1238 }
1239 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1240
1241 /**
1242  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1243  *      @pages:         array of page pointers
1244  *      @count:         number of pages to map
1245  *      @flags:         vm_area->flags
1246  *      @prot:          page protection for the mapping
1247  *
1248  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1249  *      space.
1250  */
1251 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1252                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1253 {
1254         struct vm_struct *area;
1255
1256         if (count > num_physpages)
1257                 return NULL;
1258
1259         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1260                                         __builtin_return_address(0));
1261         if (!area)
1262                 return NULL;
1263
1264         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1265                 vunmap(area->addr);
1266                 return NULL;
1267         }
1268
1269         return area->addr;
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1272
1273 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1274                             int node, void *caller);
1275 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1276                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1277 {
1278         struct page **pages;
1279         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1280
1281         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1282         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1283
1284         area->nr_pages = nr_pages;
1285         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1286         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1287                 pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1288                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1289                 area->flags |= VM_VPAGES;
1290         } else {
1291                 pages = kmalloc_node(array_size,
1292                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1293                                 node);
1294         }
1295         area->pages = pages;
1296         area->caller = caller;
1297         if (!area->pages) {
1298                 remove_vm_area(area->addr);
1299                 kfree(area);
1300                 return NULL;
1301         }
1302
1303         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1304                 struct page *page;
1305
1306                 if (node < 0)
1307                         page = alloc_page(gfp_mask);
1308                 else
1309                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1310
1311                 if (unlikely(!page)) {
1312                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1313                         area->nr_pages = i;
1314                         goto fail;
1315                 }
1316                 area->pages[i] = page;
1317         }
1318
1319         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1320                 goto fail;
1321         return area->addr;
1322
1323 fail:
1324         vfree(area->addr);
1325         return NULL;
1326 }
1327
1328 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1329 {
1330         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1331                                         __builtin_return_address(0));
1332 }
1333
1334 /**
1335  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1336  *      @size:          allocation size
1337  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1338  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1339  *      @node:          node to use for allocation or -1
1340  *      @caller:        caller's return address
1341  *
1342  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1343  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1344  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1345  */
1346 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1347                                                 int node, void *caller)
1348 {
1349         struct vm_struct *area;
1350
1351         size = PAGE_ALIGN(size);
1352         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > num_physpages)
1353                 return NULL;
1354
1355         area = __get_vm_area_node(size, VM_ALLOC, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1356                                                 node, gfp_mask, caller);
1357
1358         if (!area)
1359                 return NULL;
1360
1361         return __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1362 }
1363
1364 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1365 {
1366         return __vmalloc_node(size, gfp_mask, prot, -1,
1367                                 __builtin_return_address(0));
1368 }
1369 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1370
1371 /**
1372  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1373  *      @size:          allocation size
1374  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1375  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1376  *
1377  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1378  *      use __vmalloc() instead.
1379  */
1380 void *vmalloc(unsigned long size)
1381 {
1382         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1383                                         -1, __builtin_return_address(0));
1384 }
1385 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1386
1387 /**
1388  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1389  * @size: allocation size
1390  *
1391  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1392  * without leaking data.
1393  */
1394 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1395 {
1396         struct vm_struct *area;
1397         void *ret;
1398
1399         ret = __vmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL);
1400         if (ret) {
1401                 area = find_vm_area(ret);
1402                 area->flags |= VM_USERMAP;
1403         }
1404         return ret;
1405 }
1406 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1407
1408 /**
1409  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1410  *      @size:          allocation size
1411  *      @node:          numa node
1412  *
1413  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1414  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1415  *
1416  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1417  *      use __vmalloc() instead.
1418  */
1419 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1420 {
1421         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1422                                         node, __builtin_return_address(0));
1423 }
1424 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1425
1426 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1427 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1428 #endif
1429
1430 /**
1431  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1432  *      @size:          allocation size
1433  *
1434  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1435  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1436  *      executable kernel virtual space.
1437  *
1438  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1439  *      use __vmalloc() instead.
1440  */
1441
1442 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1443 {
1444         return __vmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC);
1445 }
1446
1447 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1448 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1449 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1450 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1451 #else
1452 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1453 #endif
1454
1455 /**
1456  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1457  *      @size:          allocation size
1458  *
1459  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1460  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1461  */
1462 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1463 {
1464         return __vmalloc(size, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL);
1465 }
1466 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1467
1468 /**
1469  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1470  *      @size:          allocation size
1471  *
1472  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1473  * mapped to userspace without leaking data.
1474  */
1475 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1476 {
1477         struct vm_struct *area;
1478         void *ret;
1479
1480         ret = __vmalloc(size, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL);
1481         if (ret) {
1482                 area = find_vm_area(ret);
1483                 area->flags |= VM_USERMAP;
1484         }
1485         return ret;
1486 }
1487 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1488
1489 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1490 {
1491         struct vm_struct *tmp;
1492         char *vaddr, *buf_start = buf;
1493         unsigned long n;
1494
1495         /* Don't allow overflow */
1496         if ((unsigned long) addr + count < count)
1497                 count = -(unsigned long) addr;
1498
1499         read_lock(&vmlist_lock);
1500         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1501                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1502                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1503                         continue;
1504                 while (addr < vaddr) {
1505                         if (count == 0)
1506                                 goto finished;
1507                         *buf = '\0';
1508                         buf++;
1509                         addr++;
1510                         count--;
1511                 }
1512                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1513                 do {
1514                         if (count == 0)
1515                                 goto finished;
1516                         *buf = *addr;
1517                         buf++;
1518                         addr++;
1519                         count--;
1520                 } while (--n > 0);
1521         }
1522 finished:
1523         read_unlock(&vmlist_lock);
1524         return buf - buf_start;
1525 }
1526
1527 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1528 {
1529         struct vm_struct *tmp;
1530         char *vaddr, *buf_start = buf;
1531         unsigned long n;
1532
1533         /* Don't allow overflow */
1534         if ((unsigned long) addr + count < count)
1535                 count = -(unsigned long) addr;
1536
1537         read_lock(&vmlist_lock);
1538         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1539                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1540                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1541                         continue;
1542                 while (addr < vaddr) {
1543                         if (count == 0)
1544                                 goto finished;
1545                         buf++;
1546                         addr++;
1547                         count--;
1548                 }
1549                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1550                 do {
1551                         if (count == 0)
1552                                 goto finished;
1553                         *addr = *buf;
1554                         buf++;
1555                         addr++;
1556                         count--;
1557                 } while (--n > 0);
1558         }
1559 finished:
1560         read_unlock(&vmlist_lock);
1561         return buf - buf_start;
1562 }
1563
1564 /**
1565  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1566  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1567  *      @addr:          vmalloc memory
1568  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1569  *
1570  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1571  *
1572  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1573  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1574  *      that criteria isn't met.
1575  *
1576  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1577  */
1578 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1579                                                 unsigned long pgoff)
1580 {
1581         struct vm_struct *area;
1582         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1583         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1584
1585         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1586                 return -EINVAL;
1587
1588         area = find_vm_area(addr);
1589         if (!area)
1590                 return -EINVAL;
1591
1592         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1593                 return -EINVAL;
1594
1595         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1596                 return -EINVAL;
1597
1598         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1599         do {
1600                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1601                 int ret;
1602
1603                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1604                 if (ret)
1605                         return ret;
1606
1607                 uaddr += PAGE_SIZE;
1608                 addr += PAGE_SIZE;
1609                 usize -= PAGE_SIZE;
1610         } while (usize > 0);
1611
1612         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1613         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1614
1615         return 0;
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1618
1619 /*
1620  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1621  * have one.
1622  */
1623 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1624 {
1625 }
1626
1627
1628 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1629 {
1630         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1631         return 0;
1632 }
1633
1634 /**
1635  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1636  *      @size:          size of the area
1637  *
1638  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1639  *
1640  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1641  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1642  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1643  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1644  *      processes.
1645  */
1646 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1647 {
1648         struct vm_struct *area;
1649
1650         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1651                                 __builtin_return_address(0));
1652         if (area == NULL)
1653                 return NULL;
1654
1655         /*
1656          * This ensures that page tables are constructed for this region
1657          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1658          */
1659         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1660                                 area->size, f, NULL)) {
1661                 free_vm_area(area);
1662                 return NULL;
1663         }
1664
1665         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1666            mappings */
1667         vmalloc_sync_all();
1668
1669         return area;
1670 }
1671 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1672
1673 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1674 {
1675         struct vm_struct *ret;
1676         ret = remove_vm_area(area->addr);
1677         BUG_ON(ret != area);
1678         kfree(area);
1679 }
1680 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1681
1682
1683 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1684 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1685 {
1686         loff_t n = *pos;
1687         struct vm_struct *v;
1688
1689         read_lock(&vmlist_lock);
1690         v = vmlist;
1691         while (n > 0 && v) {
1692                 n--;
1693                 v = v->next;
1694         }
1695         if (!n)
1696                 return v;
1697
1698         return NULL;
1699
1700 }
1701
1702 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1703 {
1704         struct vm_struct *v = p;
1705
1706         ++*pos;
1707         return v->next;
1708 }
1709
1710 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
1711 {
1712         read_unlock(&vmlist_lock);
1713 }
1714
1715 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
1716 {
1717         if (NUMA_BUILD) {
1718                 unsigned int nr, *counters = m->private;
1719
1720                 if (!counters)
1721                         return;
1722
1723                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
1724
1725                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
1726                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
1727
1728                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
1729                         if (counters[nr])
1730                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
1731         }
1732 }
1733
1734 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
1735 {
1736         struct vm_struct *v = p;
1737
1738         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
1739                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
1740
1741         if (v->caller) {
1742                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
1743
1744                 seq_putc(m, ' ');
1745                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
1746                 seq_puts(m, buff);
1747         }
1748
1749         if (v->nr_pages)
1750                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
1751
1752         if (v->phys_addr)
1753                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
1754
1755         if (v->flags & VM_IOREMAP)
1756                 seq_printf(m, " ioremap");
1757
1758         if (v->flags & VM_ALLOC)
1759                 seq_printf(m, " vmalloc");
1760
1761         if (v->flags & VM_MAP)
1762                 seq_printf(m, " vmap");
1763
1764         if (v->flags & VM_USERMAP)
1765                 seq_printf(m, " user");
1766
1767         if (v->flags & VM_VPAGES)
1768                 seq_printf(m, " vpages");
1769
1770         show_numa_info(m, v);
1771         seq_putc(m, '\n');
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
1776         .start = s_start,
1777         .next = s_next,
1778         .stop = s_stop,
1779         .show = s_show,
1780 };
1781
1782 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1783 {
1784         unsigned int *ptr = NULL;
1785         int ret;
1786
1787         if (NUMA_BUILD)
1788                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
1789         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
1790         if (!ret) {
1791                 struct seq_file *m = file->private_data;
1792                 m->private = ptr;
1793         } else
1794                 kfree(ptr);
1795         return ret;
1796 }
1797
1798 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
1799         .open           = vmalloc_open,
1800         .read           = seq_read,
1801         .llseek         = seq_lseek,
1802         .release        = seq_release_private,
1803 };
1804
1805 static int __init proc_vmalloc_init(void)
1806 {
1807         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
1808         return 0;
1809 }
1810 module_init(proc_vmalloc_init);
1811 #endif
1812