]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmalloc.c
Merge remote-tracking branch 'cifs/for-next'
[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 <linux/atomic.h>
30 #include <linux/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
224  */
225 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         struct page *page = NULL;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         page = pte_page(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return page;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
258  */
259 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362 retry:
363         spin_lock(&vmap_area_lock);
364         /*
365          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
366          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
367          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
368          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
369          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
370          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
371          * without updating cached_hole_size or cached_align.
372          */
373         if (!free_vmap_cache ||
374                         size < cached_hole_size ||
375                         vstart < cached_vstart ||
376                         align < cached_align) {
377 nocache:
378                 cached_hole_size = 0;
379                 free_vmap_cache = NULL;
380         }
381         /* record if we encounter less permissive parameters */
382         cached_vstart = vstart;
383         cached_align = align;
384
385         /* find starting point for our search */
386         if (free_vmap_cache) {
387                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
388                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
389                 if (addr < vstart)
390                         goto nocache;
391                 if (addr + size < addr)
392                         goto overflow;
393
394         } else {
395                 addr = ALIGN(vstart, align);
396                 if (addr + size < addr)
397                         goto overflow;
398
399                 n = vmap_area_root.rb_node;
400                 first = NULL;
401
402                 while (n) {
403                         struct vmap_area *tmp;
404                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
405                         if (tmp->va_end >= addr) {
406                                 first = tmp;
407                                 if (tmp->va_start <= addr)
408                                         break;
409                                 n = n->rb_left;
410                         } else
411                                 n = n->rb_right;
412                 }
413
414                 if (!first)
415                         goto found;
416         }
417
418         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
419         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
420                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
421                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
422                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
423                 if (addr + size < addr)
424                         goto overflow;
425
426                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
427                         goto found;
428
429                 first = list_entry(first->list.next,
430                                 struct vmap_area, list);
431         }
432
433 found:
434         if (addr + size > vend)
435                 goto overflow;
436
437         va->va_start = addr;
438         va->va_end = addr + size;
439         va->flags = 0;
440         __insert_vmap_area(va);
441         free_vmap_cache = &va->rb_node;
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443
444         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
445         BUG_ON(va->va_start < vstart);
446         BUG_ON(va->va_end > vend);
447
448         return va;
449
450 overflow:
451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
452         if (!purged) {
453                 purge_vmap_area_lazy();
454                 purged = 1;
455                 goto retry;
456         }
457         if (printk_ratelimit())
458                 printk(KERN_WARNING
459                         "vmap allocation for size %lu failed: "
460                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
461         kfree(va);
462         return ERR_PTR(-EBUSY);
463 }
464
465 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
466 {
467         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
468
469         if (free_vmap_cache) {
470                 if (va->va_end < cached_vstart) {
471                         free_vmap_cache = NULL;
472                 } else {
473                         struct vmap_area *cache;
474                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
475                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
476                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
477                                 /*
478                                  * We don't try to update cached_hole_size or
479                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
480                                  */
481                         }
482                 }
483         }
484         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
485         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
486         list_del_rcu(&va->list);
487
488         /*
489          * Track the highest possible candidate for pcpu area
490          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
491          * here too, consider only end addresses which fall inside
492          * vmalloc area proper.
493          */
494         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
495                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
496
497         kfree_rcu(va, rcu_head);
498 }
499
500 /*
501  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
502  */
503 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         spin_lock(&vmap_area_lock);
506         __free_vmap_area(va);
507         spin_unlock(&vmap_area_lock);
508 }
509
510 /*
511  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
512  */
513 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
514 {
515         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
516 }
517
518 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
519 {
520         /*
521          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
522          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
523          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
524          * space after a page has been freed.
525          *
526          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
527          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
528          *
529          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
530          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
531          * faster).
532          */
533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
534         vunmap_page_range(start, end);
535         flush_tlb_kernel_range(start, end);
536 #endif
537 }
538
539 /*
540  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
541  * before attempting to purge with a TLB flush.
542  *
543  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
544  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
545  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
546  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
547  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
548  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
549  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
550  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
551  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
552  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
553  * becomes a problem on bigger systems.
554  */
555 static unsigned long lazy_max_pages(void)
556 {
557         unsigned int log;
558
559         log = fls(num_online_cpus());
560
561         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
562 }
563
564 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
565
566 /* for per-CPU blocks */
567 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
568
569 /*
570  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
571  * immediately freed.
572  */
573 void set_iounmap_nonlazy(void)
574 {
575         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
576 }
577
578 /*
579  * Purges all lazily-freed vmap areas.
580  *
581  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
582  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
583  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
584  * their own TLB flushing).
585  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
586  *              *end = max(*end, highest purged address)
587  */
588 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
589                                         int sync, int force_flush)
590 {
591         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
592         LIST_HEAD(valist);
593         struct vmap_area *va;
594         struct vmap_area *n_va;
595         int nr = 0;
596
597         /*
598          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
599          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
600          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
601          */
602         if (!sync && !force_flush) {
603                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
604                         return;
605         } else
606                 spin_lock(&purge_lock);
607
608         if (sync)
609                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
610
611         rcu_read_lock();
612         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
613                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
614                         if (va->va_start < *start)
615                                 *start = va->va_start;
616                         if (va->va_end > *end)
617                                 *end = va->va_end;
618                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
620                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
621                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
622                 }
623         }
624         rcu_read_unlock();
625
626         if (nr)
627                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
628
629         if (nr || force_flush)
630                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
631
632         if (nr) {
633                 spin_lock(&vmap_area_lock);
634                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
635                         __free_vmap_area(va);
636                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
637         }
638         spin_unlock(&purge_lock);
639 }
640
641 /*
642  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
643  * is already purging.
644  */
645 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
654  */
655 static void purge_vmap_area_lazy(void)
656 {
657         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
658
659         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
660 }
661
662 /*
663  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
664  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
665  * previously.
666  */
667 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
668 {
669         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
670         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
671         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
672                 try_purge_vmap_area_lazy();
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
677  * called for the correct range previously.
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         unmap_vmap_area(va);
682         free_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 /*
686  * Free and unmap a vmap area
687  */
688 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
689 {
690         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
691         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
692 }
693
694 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
695 {
696         struct vmap_area *va;
697
698         spin_lock(&vmap_area_lock);
699         va = __find_vmap_area(addr);
700         spin_unlock(&vmap_area_lock);
701
702         return va;
703 }
704
705 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         va = find_vmap_area(addr);
710         BUG_ON(!va);
711         free_unmap_vmap_area(va);
712 }
713
714
715 /*** Per cpu kva allocator ***/
716
717 /*
718  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
719  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
720  */
721 /*
722  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
723  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
724  * instead (we just need a rough idea)
725  */
726 #if BITS_PER_LONG == 32
727 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
728 #else
729 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
730 #endif
731
732 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
733 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
736 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
737 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
738 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
739                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
740                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
741                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
742
743 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
744
745 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
746
747 struct vmap_block_queue {
748         spinlock_t lock;
749         struct list_head free;
750 };
751
752 struct vmap_block {
753         spinlock_t lock;
754         struct vmap_area *va;
755         unsigned long free, dirty;
756         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
757         struct list_head free_list;
758         struct rcu_head rcu_head;
759         struct list_head purge;
760 };
761
762 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
763 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
764
765 /*
766  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
767  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
768  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
769  */
770 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
771 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
772
773 /*
774  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
775  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
776  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
777  * big problem.
778  */
779
780 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
781 {
782         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
783         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
784         return addr;
785 }
786
787 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
788 {
789         struct vmap_block_queue *vbq;
790         struct vmap_block *vb;
791         struct vmap_area *va;
792         unsigned long vb_idx;
793         int node, err;
794
795         node = numa_node_id();
796
797         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
798                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
799         if (unlikely(!vb))
800                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
801
802         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
803                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
804                                         node, gfp_mask);
805         if (IS_ERR(va)) {
806                 kfree(vb);
807                 return ERR_CAST(va);
808         }
809
810         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
811         if (unlikely(err)) {
812                 kfree(vb);
813                 free_vmap_area(va);
814                 return ERR_PTR(err);
815         }
816
817         spin_lock_init(&vb->lock);
818         vb->va = va;
819         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
820         vb->dirty = 0;
821         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
822         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
823
824         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
825         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
826         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
827         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
828         BUG_ON(err);
829         radix_tree_preload_end();
830
831         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
832         spin_lock(&vbq->lock);
833         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
834         spin_unlock(&vbq->lock);
835         put_cpu_var(vmap_block_queue);
836
837         return vb;
838 }
839
840 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
841 {
842         struct vmap_block *tmp;
843         unsigned long vb_idx;
844
845         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
846         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
847         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
848         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
849         BUG_ON(tmp != vb);
850
851         free_vmap_area_noflush(vb->va);
852         kfree_rcu(vb, rcu_head);
853 }
854
855 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
856 {
857         LIST_HEAD(purge);
858         struct vmap_block *vb;
859         struct vmap_block *n_vb;
860         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
861
862         rcu_read_lock();
863         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
864
865                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
866                         continue;
867
868                 spin_lock(&vb->lock);
869                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
870                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
871                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
872                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
873                         spin_lock(&vbq->lock);
874                         list_del_rcu(&vb->free_list);
875                         spin_unlock(&vbq->lock);
876                         spin_unlock(&vb->lock);
877                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
878                 } else
879                         spin_unlock(&vb->lock);
880         }
881         rcu_read_unlock();
882
883         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
884                 list_del(&vb->purge);
885                 free_vmap_block(vb);
886         }
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
890 {
891         int cpu;
892
893         for_each_possible_cpu(cpu)
894                 purge_fragmented_blocks(cpu);
895 }
896
897 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
898 {
899         struct vmap_block_queue *vbq;
900         struct vmap_block *vb;
901         unsigned long addr = 0;
902         unsigned int order;
903
904         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
905         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
906         if (WARN_ON(size == 0)) {
907                 /*
908                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
909                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
910                  * early.
911                  */
912                 return NULL;
913         }
914         order = get_order(size);
915
916 again:
917         rcu_read_lock();
918         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
919         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
920                 int i;
921
922                 spin_lock(&vb->lock);
923                 if (vb->free < 1UL << order)
924                         goto next;
925
926                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
927                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
928                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
929                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
930                 vb->free -= 1UL << order;
931                 if (vb->free == 0) {
932                         spin_lock(&vbq->lock);
933                         list_del_rcu(&vb->free_list);
934                         spin_unlock(&vbq->lock);
935                 }
936                 spin_unlock(&vb->lock);
937                 break;
938 next:
939                 spin_unlock(&vb->lock);
940         }
941
942         put_cpu_var(vmap_block_queue);
943         rcu_read_unlock();
944
945         if (!addr) {
946                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
947                 if (IS_ERR(vb))
948                         return vb;
949                 goto again;
950         }
951
952         return (void *)addr;
953 }
954
955 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
956 {
957         unsigned long offset;
958         unsigned long vb_idx;
959         unsigned int order;
960         struct vmap_block *vb;
961
962         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
963         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
964
965         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
966
967         order = get_order(size);
968
969         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
970
971         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
972         rcu_read_lock();
973         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
974         rcu_read_unlock();
975         BUG_ON(!vb);
976
977         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
978
979         spin_lock(&vb->lock);
980         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
981
982         vb->dirty += 1UL << order;
983         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
984                 BUG_ON(vb->free);
985                 spin_unlock(&vb->lock);
986                 free_vmap_block(vb);
987         } else
988                 spin_unlock(&vb->lock);
989 }
990
991 /**
992  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
993  *
994  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
995  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
996  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
997  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
998  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
999  *
1000  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1001  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1002  * from the vmap layer.
1003  */
1004 void vm_unmap_aliases(void)
1005 {
1006         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1007         int cpu;
1008         int flush = 0;
1009
1010         if (unlikely(!vmap_initialized))
1011                 return;
1012
1013         for_each_possible_cpu(cpu) {
1014                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1015                 struct vmap_block *vb;
1016
1017                 rcu_read_lock();
1018                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1019                         int i, j;
1020
1021                         spin_lock(&vb->lock);
1022                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1023                         if (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1024                                 unsigned long s, e;
1025
1026                                 j = find_last_bit(vb->dirty_map,
1027                                                         VMAP_BBMAP_BITS);
1028                                 j = j + 1; /* need exclusive index */
1029
1030                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1031                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1032                                 flush = 1;
1033
1034                                 if (s < start)
1035                                         start = s;
1036                                 if (e > end)
1037                                         end = e;
1038                         }
1039                         spin_unlock(&vb->lock);
1040                 }
1041                 rcu_read_unlock();
1042         }
1043
1044         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1047
1048 /**
1049  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1050  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1051  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1052  */
1053 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1054 {
1055         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1056         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1057
1058         BUG_ON(!addr);
1059         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1060         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1061         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1062
1063         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1064         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1065
1066         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1067                 vb_free(mem, size);
1068         else
1069                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1072
1073 /**
1074  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1075  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1076  * @count: number of pages
1077  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1078  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1079  *
1080  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1081  */
1082 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1083 {
1084         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1085         unsigned long addr;
1086         void *mem;
1087
1088         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1089                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1090                 if (IS_ERR(mem))
1091                         return NULL;
1092                 addr = (unsigned long)mem;
1093         } else {
1094                 struct vmap_area *va;
1095                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1096                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1097                 if (IS_ERR(va))
1098                         return NULL;
1099
1100                 addr = va->va_start;
1101                 mem = (void *)addr;
1102         }
1103         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1104                 vm_unmap_ram(mem, count);
1105                 return NULL;
1106         }
1107         return mem;
1108 }
1109 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1110
1111 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1112 /**
1113  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1114  * @vm: vm_struct to add
1115  *
1116  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1117  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1118  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1119  *
1120  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1121  */
1122 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1123 {
1124         struct vm_struct *tmp, **p;
1125
1126         BUG_ON(vmap_initialized);
1127         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1128                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1129                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1130                         break;
1131                 } else
1132                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1133         }
1134         vm->next = *p;
1135         *p = vm;
1136 }
1137
1138 /**
1139  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1140  * @vm: vm_struct to register
1141  * @align: requested alignment
1142  *
1143  * This function is used to register kernel vm area before
1144  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1145  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1146  * vm->addr contains the allocated address.
1147  *
1148  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1149  */
1150 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1151 {
1152         static size_t vm_init_off __initdata;
1153         unsigned long addr;
1154
1155         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1156         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1157
1158         vm->addr = (void *)addr;
1159
1160         vm_area_add_early(vm);
1161 }
1162
1163 void __init vmalloc_init(void)
1164 {
1165         struct vmap_area *va;
1166         struct vm_struct *tmp;
1167         int i;
1168
1169         for_each_possible_cpu(i) {
1170                 struct vmap_block_queue *vbq;
1171                 struct vfree_deferred *p;
1172
1173                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1174                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1175                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1176                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1177                 init_llist_head(&p->list);
1178                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1179         }
1180
1181         /* Import existing vmlist entries. */
1182         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1183                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1184                 va->flags = VM_VM_AREA;
1185                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1186                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1187                 va->vm = tmp;
1188                 __insert_vmap_area(va);
1189         }
1190
1191         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1192
1193         vmap_initialized = true;
1194 }
1195
1196 /**
1197  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1198  * @addr: start of the VM area to map
1199  * @size: size of the VM area to map
1200  * @prot: page protection flags to use
1201  * @pages: pages to map
1202  *
1203  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1204  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1205  * friends.
1206  *
1207  * NOTE:
1208  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1209  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1210  * before calling this function.
1211  *
1212  * RETURNS:
1213  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1214  */
1215 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1216                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1217 {
1218         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1219 }
1220
1221 /**
1222  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1223  * @addr: start of the VM area to unmap
1224  * @size: size of the VM area to unmap
1225  *
1226  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1227  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1228  * friends.
1229  *
1230  * NOTE:
1231  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1232  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1233  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1234  */
1235 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1236 {
1237         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1238 }
1239 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1240
1241 /**
1242  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1243  * @addr: start of the VM area to unmap
1244  * @size: size of the VM area to unmap
1245  *
1246  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1247  * the unmapping and tlb after.
1248  */
1249 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1250 {
1251         unsigned long end = addr + size;
1252
1253         flush_cache_vunmap(addr, end);
1254         vunmap_page_range(addr, end);
1255         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1256 }
1257
1258 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1259 {
1260         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1261         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1262         int err;
1263
1264         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1265         if (err > 0) {
1266                 *pages += err;
1267                 err = 0;
1268         }
1269
1270         return err;
1271 }
1272 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1273
1274 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1275                               unsigned long flags, const void *caller)
1276 {
1277         spin_lock(&vmap_area_lock);
1278         vm->flags = flags;
1279         vm->addr = (void *)va->va_start;
1280         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1281         vm->caller = caller;
1282         va->vm = vm;
1283         va->flags |= VM_VM_AREA;
1284         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1285 }
1286
1287 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1288 {
1289         /*
1290          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1291          * we should make sure that vm has proper values.
1292          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1293          */
1294         smp_wmb();
1295         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1296 }
1297
1298 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1299                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1300                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1301 {
1302         struct vmap_area *va;
1303         struct vm_struct *area;
1304
1305         BUG_ON(in_interrupt());
1306         if (flags & VM_IOREMAP)
1307                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1308
1309         size = PAGE_ALIGN(size);
1310         if (unlikely(!size))
1311                 return NULL;
1312
1313         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1314         if (unlikely(!area))
1315                 return NULL;
1316
1317         /*
1318          * We always allocate a guard page.
1319          */
1320         size += PAGE_SIZE;
1321
1322         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1323         if (IS_ERR(va)) {
1324                 kfree(area);
1325                 return NULL;
1326         }
1327
1328         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1329
1330         return area;
1331 }
1332
1333 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1334                                 unsigned long start, unsigned long end)
1335 {
1336         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1337                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1338 }
1339 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1340
1341 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1342                                        unsigned long start, unsigned long end,
1343                                        const void *caller)
1344 {
1345         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1346                                   GFP_KERNEL, caller);
1347 }
1348
1349 /**
1350  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1351  *      @size:          size of the area
1352  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1353  *
1354  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1355  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1356  *      on success or %NULL on failure.
1357  */
1358 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1359 {
1360         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1361                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1362                                   __builtin_return_address(0));
1363 }
1364
1365 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1366                                 const void *caller)
1367 {
1368         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1369                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1370 }
1371
1372 /**
1373  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1374  *      @addr:          base address
1375  *
1376  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1377  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1378  *      pointer valid.
1379  */
1380 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1381 {
1382         struct vmap_area *va;
1383
1384         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1385         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1386                 return va->vm;
1387
1388         return NULL;
1389 }
1390
1391 /**
1392  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1393  *      @addr:          base address
1394  *
1395  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1396  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1397  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1398  */
1399 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1400 {
1401         struct vmap_area *va;
1402
1403         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1404         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1405                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1406
1407                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1408                 va->vm = NULL;
1409                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1410                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1411
1412                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1413                 free_unmap_vmap_area(va);
1414                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1415
1416                 return vm;
1417         }
1418         return NULL;
1419 }
1420
1421 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1422 {
1423         struct vm_struct *area;
1424
1425         if (!addr)
1426                 return;
1427
1428         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1429                         addr))
1430                 return;
1431
1432         area = remove_vm_area(addr);
1433         if (unlikely(!area)) {
1434                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1435                                 addr);
1436                 return;
1437         }
1438
1439         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1440         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1441
1442         if (deallocate_pages) {
1443                 int i;
1444
1445                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1446                         struct page *page = area->pages[i];
1447
1448                         BUG_ON(!page);
1449                         __free_page(page);
1450                 }
1451
1452                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1453                         vfree(area->pages);
1454                 else
1455                         kfree(area->pages);
1456         }
1457
1458         kfree(area);
1459         return;
1460 }
1461  
1462 /**
1463  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1464  *      @addr:          memory base address
1465  *
1466  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1467  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1468  *      NULL, no operation is performed.
1469  *
1470  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1471  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1472  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1473  *
1474  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1475  */
1476 void vfree(const void *addr)
1477 {
1478         BUG_ON(in_nmi());
1479
1480         kmemleak_free(addr);
1481
1482         if (!addr)
1483                 return;
1484         if (unlikely(in_interrupt())) {
1485                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1486                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1487                         schedule_work(&p->wq);
1488         } else
1489                 __vunmap(addr, 1);
1490 }
1491 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1492
1493 /**
1494  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1495  *      @addr:          memory base address
1496  *
1497  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1498  *      which was created from the page array passed to vmap().
1499  *
1500  *      Must not be called in interrupt context.
1501  */
1502 void vunmap(const void *addr)
1503 {
1504         BUG_ON(in_interrupt());
1505         might_sleep();
1506         if (addr)
1507                 __vunmap(addr, 0);
1508 }
1509 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1510
1511 /**
1512  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1513  *      @pages:         array of page pointers
1514  *      @count:         number of pages to map
1515  *      @flags:         vm_area->flags
1516  *      @prot:          page protection for the mapping
1517  *
1518  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1519  *      space.
1520  */
1521 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1522                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1523 {
1524         struct vm_struct *area;
1525
1526         might_sleep();
1527
1528         if (count > totalram_pages)
1529                 return NULL;
1530
1531         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1532                                         __builtin_return_address(0));
1533         if (!area)
1534                 return NULL;
1535
1536         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1537                 vunmap(area->addr);
1538                 return NULL;
1539         }
1540
1541         return area->addr;
1542 }
1543 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1544
1545 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1546                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1547                             int node, const void *caller);
1548 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1549                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1550 {
1551         const int order = 0;
1552         struct page **pages;
1553         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1554         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1555
1556         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1557         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1558
1559         area->nr_pages = nr_pages;
1560         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1561         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1562                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1563                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1564                 area->flags |= VM_VPAGES;
1565         } else {
1566                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1567         }
1568         area->pages = pages;
1569         area->caller = caller;
1570         if (!area->pages) {
1571                 remove_vm_area(area->addr);
1572                 kfree(area);
1573                 return NULL;
1574         }
1575
1576         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1577                 struct page *page;
1578                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1579
1580                 if (node < 0)
1581                         page = alloc_page(tmp_mask);
1582                 else
1583                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1584
1585                 if (unlikely(!page)) {
1586                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1587                         area->nr_pages = i;
1588                         goto fail;
1589                 }
1590                 area->pages[i] = page;
1591         }
1592
1593         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1594                 goto fail;
1595         return area->addr;
1596
1597 fail:
1598         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1599                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1600                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1601         vfree(area->addr);
1602         return NULL;
1603 }
1604
1605 /**
1606  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1607  *      @size:          allocation size
1608  *      @align:         desired alignment
1609  *      @start:         vm area range start
1610  *      @end:           vm area range end
1611  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1612  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1613  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1614  *      @caller:        caller's return address
1615  *
1616  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1617  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1618  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1619  */
1620 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1621                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1622                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1623 {
1624         struct vm_struct *area;
1625         void *addr;
1626         unsigned long real_size = size;
1627
1628         size = PAGE_ALIGN(size);
1629         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1630                 goto fail;
1631
1632         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED,
1633                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1634         if (!area)
1635                 goto fail;
1636
1637         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1638         if (!addr)
1639                 goto fail;
1640
1641         /*
1642          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1643          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1644          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1645          */
1646         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1647
1648         /*
1649          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1650          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1651          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1652          */
1653         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1654
1655         return addr;
1656
1657 fail:
1658         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1659                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1660                           real_size);
1661         return NULL;
1662 }
1663
1664 /**
1665  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1666  *      @size:          allocation size
1667  *      @align:         desired alignment
1668  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1669  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1670  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1671  *      @caller:        caller's return address
1672  *
1673  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1674  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1675  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1676  */
1677 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1678                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1679                             int node, const void *caller)
1680 {
1681         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1682                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1683 }
1684
1685 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1686 {
1687         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1688                                 __builtin_return_address(0));
1689 }
1690 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1691
1692 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1693                                         int node, gfp_t flags)
1694 {
1695         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1696                                         node, __builtin_return_address(0));
1697 }
1698
1699 /**
1700  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1701  *      @size:          allocation size
1702  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1703  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1704  *
1705  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1706  *      use __vmalloc() instead.
1707  */
1708 void *vmalloc(unsigned long size)
1709 {
1710         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1711                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1712 }
1713 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1714
1715 /**
1716  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1717  *      @size:  allocation size
1718  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1719  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1720  *      The memory allocated is set to zero.
1721  *
1722  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1723  *      use __vmalloc() instead.
1724  */
1725 void *vzalloc(unsigned long size)
1726 {
1727         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1728                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1729 }
1730 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1731
1732 /**
1733  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1734  * @size: allocation size
1735  *
1736  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1737  * without leaking data.
1738  */
1739 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1740 {
1741         struct vm_struct *area;
1742         void *ret;
1743
1744         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1745                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1746                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1747                              __builtin_return_address(0));
1748         if (ret) {
1749                 area = find_vm_area(ret);
1750                 area->flags |= VM_USERMAP;
1751         }
1752         return ret;
1753 }
1754 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1755
1756 /**
1757  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1758  *      @size:          allocation size
1759  *      @node:          numa node
1760  *
1761  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1762  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1763  *
1764  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1765  *      use __vmalloc() instead.
1766  */
1767 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1768 {
1769         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1770                                         node, __builtin_return_address(0));
1771 }
1772 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1773
1774 /**
1775  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1776  * @size:       allocation size
1777  * @node:       numa node
1778  *
1779  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1780  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1781  * The memory allocated is set to zero.
1782  *
1783  * For tight control over page level allocator and protection flags
1784  * use __vmalloc_node() instead.
1785  */
1786 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1787 {
1788         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1789                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1790 }
1791 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1792
1793 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1794 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1795 #endif
1796
1797 /**
1798  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1799  *      @size:          allocation size
1800  *
1801  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1802  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1803  *      executable kernel virtual space.
1804  *
1805  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1806  *      use __vmalloc() instead.
1807  */
1808
1809 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1810 {
1811         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1812                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1813 }
1814
1815 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1816 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1817 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1818 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1819 #else
1820 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1821 #endif
1822
1823 /**
1824  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1825  *      @size:          allocation size
1826  *
1827  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1828  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1829  */
1830 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1831 {
1832         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1833                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1834 }
1835 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1836
1837 /**
1838  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1839  *      @size:          allocation size
1840  *
1841  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1842  * mapped to userspace without leaking data.
1843  */
1844 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1845 {
1846         struct vm_struct *area;
1847         void *ret;
1848
1849         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1850                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1851         if (ret) {
1852                 area = find_vm_area(ret);
1853                 area->flags |= VM_USERMAP;
1854         }
1855         return ret;
1856 }
1857 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1858
1859 /*
1860  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1861  * If the page is not present, fill zero.
1862  */
1863
1864 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1865 {
1866         struct page *p;
1867         int copied = 0;
1868
1869         while (count) {
1870                 unsigned long offset, length;
1871
1872                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1873                 length = PAGE_SIZE - offset;
1874                 if (length > count)
1875                         length = count;
1876                 p = vmalloc_to_page(addr);
1877                 /*
1878                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1879                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1880                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1881                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1882                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1883                  */
1884                 if (p) {
1885                         /*
1886                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1887                          * function description)
1888                          */
1889                         void *map = kmap_atomic(p);
1890                         memcpy(buf, map + offset, length);
1891                         kunmap_atomic(map);
1892                 } else
1893                         memset(buf, 0, length);
1894
1895                 addr += length;
1896                 buf += length;
1897                 copied += length;
1898                 count -= length;
1899         }
1900         return copied;
1901 }
1902
1903 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1904 {
1905         struct page *p;
1906         int copied = 0;
1907
1908         while (count) {
1909                 unsigned long offset, length;
1910
1911                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1912                 length = PAGE_SIZE - offset;
1913                 if (length > count)
1914                         length = count;
1915                 p = vmalloc_to_page(addr);
1916                 /*
1917                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1918                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1919                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1920                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1921                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1922                  */
1923                 if (p) {
1924                         /*
1925                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1926                          * function description)
1927                          */
1928                         void *map = kmap_atomic(p);
1929                         memcpy(map + offset, buf, length);
1930                         kunmap_atomic(map);
1931                 }
1932                 addr += length;
1933                 buf += length;
1934                 copied += length;
1935                 count -= length;
1936         }
1937         return copied;
1938 }
1939
1940 /**
1941  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1942  *      @buf:           buffer for reading data
1943  *      @addr:          vm address.
1944  *      @count:         number of bytes to be read.
1945  *
1946  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1947  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1948  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1949  *
1950  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1951  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1952  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1953  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1954  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1955  *
1956  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1957  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1958  *
1959  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1960  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1961  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1962  *      any informaion, as /dev/kmem.
1963  *
1964  */
1965
1966 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1967 {
1968         struct vmap_area *va;
1969         struct vm_struct *vm;
1970         char *vaddr, *buf_start = buf;
1971         unsigned long buflen = count;
1972         unsigned long n;
1973
1974         /* Don't allow overflow */
1975         if ((unsigned long) addr + count < count)
1976                 count = -(unsigned long) addr;
1977
1978         spin_lock(&vmap_area_lock);
1979         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1980                 if (!count)
1981                         break;
1982
1983                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1984                         continue;
1985
1986                 vm = va->vm;
1987                 vaddr = (char *) vm->addr;
1988                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
1989                         continue;
1990                 while (addr < vaddr) {
1991                         if (count == 0)
1992                                 goto finished;
1993                         *buf = '\0';
1994                         buf++;
1995                         addr++;
1996                         count--;
1997                 }
1998                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
1999                 if (n > count)
2000                         n = count;
2001                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2002                         aligned_vread(buf, addr, n);
2003                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2004                         memset(buf, 0, n);
2005                 buf += n;
2006                 addr += n;
2007                 count -= n;
2008         }
2009 finished:
2010         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2011
2012         if (buf == buf_start)
2013                 return 0;
2014         /* zero-fill memory holes */
2015         if (buf != buf_start + buflen)
2016                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2017
2018         return buflen;
2019 }
2020
2021 /**
2022  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2023  *      @buf:           buffer for source data
2024  *      @addr:          vm address.
2025  *      @count:         number of bytes to be read.
2026  *
2027  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2028  *      (same number to @count).
2029  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2030  *      vmalloc area, returns 0.
2031  *
2032  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2033  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2034  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2035  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2036  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2037  *
2038  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2039  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2040  *
2041  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2042  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2043  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2044  *      any informaion, as /dev/kmem.
2045  */
2046
2047 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2048 {
2049         struct vmap_area *va;
2050         struct vm_struct *vm;
2051         char *vaddr;
2052         unsigned long n, buflen;
2053         int copied = 0;
2054
2055         /* Don't allow overflow */
2056         if ((unsigned long) addr + count < count)
2057                 count = -(unsigned long) addr;
2058         buflen = count;
2059
2060         spin_lock(&vmap_area_lock);
2061         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2062                 if (!count)
2063                         break;
2064
2065                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2066                         continue;
2067
2068                 vm = va->vm;
2069                 vaddr = (char *) vm->addr;
2070                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2071                         continue;
2072                 while (addr < vaddr) {
2073                         if (count == 0)
2074                                 goto finished;
2075                         buf++;
2076                         addr++;
2077                         count--;
2078                 }
2079                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2080                 if (n > count)
2081                         n = count;
2082                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2083                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2084                         copied++;
2085                 }
2086                 buf += n;
2087                 addr += n;
2088                 count -= n;
2089         }
2090 finished:
2091         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2092         if (!copied)
2093                 return 0;
2094         return buflen;
2095 }
2096
2097 /**
2098  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2099  *      @vma:           vma to cover
2100  *      @uaddr:         target user address to start at
2101  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2102  *      @size:          size of map area
2103  *
2104  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2105  *
2106  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2107  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2108  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2109  *      met.
2110  *
2111  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2112  */
2113 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2114                                 void *kaddr, unsigned long size)
2115 {
2116         struct vm_struct *area;
2117
2118         size = PAGE_ALIGN(size);
2119
2120         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2121                 return -EINVAL;
2122
2123         area = find_vm_area(kaddr);
2124         if (!area)
2125                 return -EINVAL;
2126
2127         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2128                 return -EINVAL;
2129
2130         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2131                 return -EINVAL;
2132
2133         do {
2134                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2135                 int ret;
2136
2137                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2138                 if (ret)
2139                         return ret;
2140
2141                 uaddr += PAGE_SIZE;
2142                 kaddr += PAGE_SIZE;
2143                 size -= PAGE_SIZE;
2144         } while (size > 0);
2145
2146         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2147
2148         return 0;
2149 }
2150 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2151
2152 /**
2153  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2154  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2155  *      @addr:          vmalloc memory
2156  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2157  *
2158  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2159  *
2160  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2161  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2162  *      that criteria isn't met.
2163  *
2164  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2165  */
2166 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2167                                                 unsigned long pgoff)
2168 {
2169         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2170                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2171                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2172 }
2173 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2174
2175 /*
2176  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2177  * have one.
2178  */
2179 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2180 {
2181 }
2182
2183
2184 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2185 {
2186         pte_t ***p = data;
2187
2188         if (p) {
2189                 *(*p) = pte;
2190                 (*p)++;
2191         }
2192         return 0;
2193 }
2194
2195 /**
2196  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2197  *      @size:          size of the area
2198  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2199  *
2200  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2201  *
2202  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2203  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2204  *      are created.
2205  *
2206  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2207  *      allocated for the VM area are returned.
2208  */
2209 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2210 {
2211         struct vm_struct *area;
2212
2213         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2214                                 __builtin_return_address(0));
2215         if (area == NULL)
2216                 return NULL;
2217
2218         /*
2219          * This ensures that page tables are constructed for this region
2220          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2221          */
2222         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2223                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2224                 free_vm_area(area);
2225                 return NULL;
2226         }
2227
2228         return area;
2229 }
2230 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2231
2232 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2233 {
2234         struct vm_struct *ret;
2235         ret = remove_vm_area(area->addr);
2236         BUG_ON(ret != area);
2237         kfree(area);
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2240
2241 #ifdef CONFIG_SMP
2242 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2243 {
2244         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2245 }
2246
2247 /**
2248  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2249  * @end: target address
2250  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2251  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2252  *
2253  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2254  *          %false if no vmap_area exists
2255  *
2256  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2257  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2258  */
2259 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2260                                struct vmap_area **pnext,
2261                                struct vmap_area **pprev)
2262 {
2263         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2264         struct vmap_area *va = NULL;
2265
2266         while (n) {
2267                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2268                 if (end < va->va_end)
2269                         n = n->rb_left;
2270                 else if (end > va->va_end)
2271                         n = n->rb_right;
2272                 else
2273                         break;
2274         }
2275
2276         if (!va)
2277                 return false;
2278
2279         if (va->va_end > end) {
2280                 *pnext = va;
2281                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2282         } else {
2283                 *pprev = va;
2284                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2285         }
2286         return true;
2287 }
2288
2289 /**
2290  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2291  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2292  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2293  * @align: alignment
2294  *
2295  * Returns: determined end address
2296  *
2297  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2298  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2299  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2300  *
2301  * Please note that the address returned by this function may fall
2302  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2303  * that.
2304  */
2305 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2306                                        struct vmap_area **pprev,
2307                                        unsigned long align)
2308 {
2309         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2310         unsigned long addr;
2311
2312         if (*pnext)
2313                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2314         else
2315                 addr = vmalloc_end;
2316
2317         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2318                 *pnext = *pprev;
2319                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2320         }
2321
2322         return addr;
2323 }
2324
2325 /**
2326  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2327  * @offsets: array containing offset of each area
2328  * @sizes: array containing size of each area
2329  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2330  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2331  *
2332  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2333  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2334  *
2335  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2336  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2337  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2338  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2339  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2340  * areas are allocated from top.
2341  *
2342  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2343  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2344  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2345  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2346  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2347  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2348  */
2349 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2350                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2351                                      size_t align)
2352 {
2353         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2354         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2355         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2356         struct vm_struct **vms;
2357         int area, area2, last_area, term_area;
2358         unsigned long base, start, end, last_end;
2359         bool purged = false;
2360
2361         /* verify parameters and allocate data structures */
2362         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2363         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2364                 start = offsets[area];
2365                 end = start + sizes[area];
2366
2367                 /* is everything aligned properly? */
2368                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2369                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2370
2371                 /* detect the area with the highest address */
2372                 if (start > offsets[last_area])
2373                         last_area = area;
2374
2375                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2376                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2377                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2378
2379                         if (area2 == area)
2380                                 continue;
2381
2382                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2383                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2384                 }
2385         }
2386         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2387
2388         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2389                 WARN_ON(true);
2390                 return NULL;
2391         }
2392
2393         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2394         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2395         if (!vas || !vms)
2396                 goto err_free2;
2397
2398         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2399                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2400                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2401                 if (!vas[area] || !vms[area])
2402                         goto err_free;
2403         }
2404 retry:
2405         spin_lock(&vmap_area_lock);
2406
2407         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2408         area = term_area = last_area;
2409         start = offsets[area];
2410         end = start + sizes[area];
2411
2412         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2413                 base = vmalloc_end - last_end;
2414                 goto found;
2415         }
2416         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2417
2418         while (true) {
2419                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2420                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2421
2422                 /*
2423                  * base might have underflowed, add last_end before
2424                  * comparing.
2425                  */
2426                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2427                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2428                         if (!purged) {
2429                                 purge_vmap_area_lazy();
2430                                 purged = true;
2431                                 goto retry;
2432                         }
2433                         goto err_free;
2434                 }
2435
2436                 /*
2437                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2438                  * right below next and then recheck.
2439                  */
2440                 if (next && next->va_start < base + end) {
2441                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2442                         term_area = area;
2443                         continue;
2444                 }
2445
2446                 /*
2447                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2448                  * base so that it's right below new next and then
2449                  * recheck.
2450                  */
2451                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2452                         next = prev;
2453                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2454                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2455                         term_area = area;
2456                         continue;
2457                 }
2458
2459                 /*
2460                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2461                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2462                  */
2463                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2464                 if (area == term_area)
2465                         break;
2466                 start = offsets[area];
2467                 end = start + sizes[area];
2468                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2469         }
2470 found:
2471         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2472         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2473                 struct vmap_area *va = vas[area];
2474
2475                 va->va_start = base + offsets[area];
2476                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2477                 __insert_vmap_area(va);
2478         }
2479
2480         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2481
2482         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2483
2484         /* insert all vm's */
2485         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2486                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2487                                  pcpu_get_vm_areas);
2488
2489         kfree(vas);
2490         return vms;
2491
2492 err_free:
2493         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2494                 kfree(vas[area]);
2495                 kfree(vms[area]);
2496         }
2497 err_free2:
2498         kfree(vas);
2499         kfree(vms);
2500         return NULL;
2501 }
2502
2503 /**
2504  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2505  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2506  * @nr_vms: the number of allocated areas
2507  *
2508  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2509  */
2510 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2511 {
2512         int i;
2513
2514         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2515                 free_vm_area(vms[i]);
2516         kfree(vms);
2517 }
2518 #endif  /* CONFIG_SMP */
2519
2520 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2521 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2522         __acquires(&vmap_area_lock)
2523 {
2524         loff_t n = *pos;
2525         struct vmap_area *va;
2526
2527         spin_lock(&vmap_area_lock);
2528         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2529         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2530                 n--;
2531                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2532         }
2533         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2534                 return va;
2535
2536         return NULL;
2537
2538 }
2539
2540 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2541 {
2542         struct vmap_area *va = p, *next;
2543
2544         ++*pos;
2545         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2546         if (&next->list != &vmap_area_list)
2547                 return next;
2548
2549         return NULL;
2550 }
2551
2552 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2553         __releases(&vmap_area_lock)
2554 {
2555         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2556 }
2557
2558 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2559 {
2560         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2561                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2562
2563                 if (!counters)
2564                         return;
2565
2566                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2567
2568                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2569                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2570
2571                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2572                         if (counters[nr])
2573                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2574         }
2575 }
2576
2577 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2578 {
2579         struct vmap_area *va = p;
2580         struct vm_struct *v;
2581
2582         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2583                 return 0;
2584
2585         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2586                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2587                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2588                                         va->va_end - va->va_start);
2589                 return 0;
2590         }
2591
2592         v = va->vm;
2593
2594         /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2595         smp_rmb();
2596         if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2597                 return 0;
2598
2599         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2600                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2601
2602         if (v->caller)
2603                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2604
2605         if (v->nr_pages)
2606                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2607
2608         if (v->phys_addr)
2609                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2610
2611         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2612                 seq_printf(m, " ioremap");
2613
2614         if (v->flags & VM_ALLOC)
2615                 seq_printf(m, " vmalloc");
2616
2617         if (v->flags & VM_MAP)
2618                 seq_printf(m, " vmap");
2619
2620         if (v->flags & VM_USERMAP)
2621                 seq_printf(m, " user");
2622
2623         if (v->flags & VM_VPAGES)
2624                 seq_printf(m, " vpages");
2625
2626         show_numa_info(m, v);
2627         seq_putc(m, '\n');
2628         return 0;
2629 }
2630
2631 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2632         .start = s_start,
2633         .next = s_next,
2634         .stop = s_stop,
2635         .show = s_show,
2636 };
2637
2638 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2639 {
2640         unsigned int *ptr = NULL;
2641         int ret;
2642
2643         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2644                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2645                 if (ptr == NULL)
2646                         return -ENOMEM;
2647         }
2648         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2649         if (!ret) {
2650                 struct seq_file *m = file->private_data;
2651                 m->private = ptr;
2652         } else
2653                 kfree(ptr);
2654         return ret;
2655 }
2656
2657 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2658         .open           = vmalloc_open,
2659         .read           = seq_read,
2660         .llseek         = seq_lseek,
2661         .release        = seq_release_private,
2662 };
2663
2664 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2665 {
2666         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2667         return 0;
2668 }
2669 module_init(proc_vmalloc_init);
2670
2671 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2672 {
2673         struct vmap_area *va;
2674         unsigned long free_area_size;
2675         unsigned long prev_end;
2676
2677         vmi->used = 0;
2678         vmi->largest_chunk = 0;
2679
2680         prev_end = VMALLOC_START;
2681
2682         spin_lock(&vmap_area_lock);
2683
2684         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2685                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2686                 goto out;
2687         }
2688
2689         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2690                 unsigned long addr = va->va_start;
2691
2692                 /*
2693                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2694                  */
2695                 if (addr < VMALLOC_START)
2696                         continue;
2697                 if (addr >= VMALLOC_END)
2698                         break;
2699
2700                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2701                         continue;
2702
2703                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2704
2705                 free_area_size = addr - prev_end;
2706                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2707                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2708
2709                 prev_end = va->va_end;
2710         }
2711
2712         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2713                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2714
2715 out:
2716         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2717 }
2718 #endif
2719