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