]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/power/snapshot.c
Merge tag 'armsoc-arm64' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm/arm-soc
[karo-tx-linux.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/syscalls.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/highmem.h>
28 #include <linux/list.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/ktime.h>
32
33 #include <asm/uaccess.h>
34 #include <asm/mmu_context.h>
35 #include <asm/pgtable.h>
36 #include <asm/tlbflush.h>
37 #include <asm/io.h>
38
39 #include "power.h"
40
41 #ifdef CONFIG_DEBUG_RODATA
42 static bool hibernate_restore_protection;
43 static bool hibernate_restore_protection_active;
44
45 void enable_restore_image_protection(void)
46 {
47         hibernate_restore_protection = true;
48 }
49
50 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
51 {
52         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
53 }
54
55 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
56 {
57         hibernate_restore_protection_active = false;
58 }
59
60 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
61 {
62         if (hibernate_restore_protection_active)
63                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
64 }
65
66 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
67 {
68         if (hibernate_restore_protection_active)
69                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
70 }
71 #else
72 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
73 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
74 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
75 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
76 #endif /* CONFIG_DEBUG_RODATA */
77
78 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
79 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
80 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
81
82 /*
83  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
84  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
85  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
86  */
87 unsigned long reserved_size;
88
89 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
90 {
91         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
92 }
93
94 /*
95  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
96  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
97  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
98  * try to create the smallest image possible.
99  */
100 unsigned long image_size;
101
102 void __init hibernate_image_size_init(void)
103 {
104         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
105 }
106
107 /*
108  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
109  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
110  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
111  * directly to their "original" page frames.
112  */
113 struct pbe *restore_pblist;
114
115 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
116
117 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
118
119 struct linked_page {
120         struct linked_page *next;
121         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
122 } __packed;
123
124 /*
125  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
126  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
127  * memory contents.
128  */
129 static struct linked_page *safe_pages_list;
130
131 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
132 static void *buffer;
133
134 #define PG_ANY          0
135 #define PG_SAFE         1
136 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
137 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
138
139 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
140
141 /**
142  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
143  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
144  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
145  *
146  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
147  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
148  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
149  * using allocated_unsafe_pages.
150  *
151  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
152  * swsusp_free() can release it.
153  */
154 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
155 {
156         void *res;
157
158         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
159         if (safe_needed)
160                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
161                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
162                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
163                         allocated_unsafe_pages++;
164                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
165                 }
166         if (res) {
167                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
168                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
169         }
170         return res;
171 }
172
173 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
174 {
175         if (safe_pages_list) {
176                 void *ret = safe_pages_list;
177
178                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
179                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
180                 return ret;
181         }
182         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
183 }
184
185 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
186 {
187         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
188 }
189
190 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
191 {
192         struct page *page;
193
194         page = alloc_page(gfp_mask);
195         if (page) {
196                 swsusp_set_page_forbidden(page);
197                 swsusp_set_page_free(page);
198         }
199         return page;
200 }
201
202 static void recycle_safe_page(void *page_address)
203 {
204         struct linked_page *lp = page_address;
205
206         lp->next = safe_pages_list;
207         safe_pages_list = lp;
208 }
209
210 /**
211  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
212  * @addr: Address of the page to free.
213  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
214  *
215  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
216  * set by it are affected).
217  */
218 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
219 {
220         struct page *page;
221
222         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
223
224         page = virt_to_page(addr);
225
226         swsusp_unset_page_forbidden(page);
227         if (clear_nosave_free)
228                 swsusp_unset_page_free(page);
229
230         __free_page(page);
231 }
232
233 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
234                                       int clear_page_nosave)
235 {
236         while (list) {
237                 struct linked_page *lp = list->next;
238
239                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
240                 list = lp;
241         }
242 }
243
244 /*
245  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
246  * a linked list of pages called 'the chain'.
247  *
248  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
249  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
250  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
251  * chain.
252  *
253  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
254  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
255  */
256 struct chain_allocator {
257         struct linked_page *chain;      /* the chain */
258         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
259                                            of the current page */
260         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
261         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
262 };
263
264 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
265                        int safe_needed)
266 {
267         ca->chain = NULL;
268         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
269         ca->gfp_mask = gfp_mask;
270         ca->safe_needed = safe_needed;
271 }
272
273 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
274 {
275         void *ret;
276
277         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
278                 struct linked_page *lp;
279
280                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
281                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
282                 if (!lp)
283                         return NULL;
284
285                 lp->next = ca->chain;
286                 ca->chain = lp;
287                 ca->used_space = 0;
288         }
289         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
290         ca->used_space += size;
291         return ret;
292 }
293
294 /**
295  * Data types related to memory bitmaps.
296  *
297  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
298  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
299  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
300  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
301  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
302  *
303  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
304  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
305  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
306  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
307  *
308  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
309  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
310  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
311  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
312  *
313  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
314  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
315  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
316  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
317  *
318  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
319  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
320  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
321  * the represented memory area.
322  *
323  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
324  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
325  * from create_mem_extents).
326  *
327  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
328  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
329  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
330  * access of the memory bitmap.
331  *
332  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
333  */
334
335 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
336
337 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
338 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
339 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
340
341 /*
342  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
343  * of the rtree together for easy linear iteration over
344  * bits and easy freeing
345  */
346 struct rtree_node {
347         struct list_head list;
348         unsigned long *data;
349 };
350
351 /*
352  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
353  * populated memory zone.
354  */
355 struct mem_zone_bm_rtree {
356         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
357         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
358         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
359         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
360         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
361         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
362         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
363         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
364 };
365
366 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
367
368 struct bm_position {
369         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
370         struct rtree_node *node;
371         unsigned long node_pfn;
372         int node_bit;
373 };
374
375 struct memory_bitmap {
376         struct list_head zones;
377         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
378                                            bitmap objects and bitmap block
379                                            objects */
380         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
381 };
382
383 /* Functions that operate on memory bitmaps */
384
385 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
386 #if BITS_PER_LONG == 32
387 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
388 #else
389 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
390 #endif
391 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
392
393 /**
394  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
395  *
396  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
397  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
398  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
399  */
400 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
401                                            struct chain_allocator *ca,
402                                            struct list_head *list)
403 {
404         struct rtree_node *node;
405
406         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
407         if (!node)
408                 return NULL;
409
410         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
411         if (!node->data)
412                 return NULL;
413
414         list_add_tail(&node->list, list);
415
416         return node;
417 }
418
419 /**
420  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
421  *
422  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
423  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
424  * counter.
425  */
426 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
427                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
428 {
429         struct rtree_node *node, *block, **dst;
430         unsigned int levels_needed, block_nr;
431         int i;
432
433         block_nr = zone->blocks;
434         levels_needed = 0;
435
436         /* How many levels do we need for this block nr? */
437         while (block_nr) {
438                 levels_needed += 1;
439                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
440         }
441
442         /* Make sure the rtree has enough levels */
443         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
444                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
445                                         &zone->nodes);
446                 if (!node)
447                         return -ENOMEM;
448
449                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
450                 zone->rtree = node;
451                 zone->levels += 1;
452         }
453
454         /* Allocate new block */
455         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
456         if (!block)
457                 return -ENOMEM;
458
459         /* Now walk the rtree to insert the block */
460         node = zone->rtree;
461         dst = &zone->rtree;
462         block_nr = zone->blocks;
463         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
464                 int index;
465
466                 if (!node) {
467                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
468                                                 &zone->nodes);
469                         if (!node)
470                                 return -ENOMEM;
471                         *dst = node;
472                 }
473
474                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
475                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
476                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
477                 node = *dst;
478         }
479
480         zone->blocks += 1;
481         *dst = block;
482
483         return 0;
484 }
485
486 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
487                                int clear_nosave_free);
488
489 /**
490  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
491  *
492  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
493  * This function also allocated and builds the radix tree for the
494  * zone.
495  */
496 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
497                                                       int safe_needed,
498                                                       struct chain_allocator *ca,
499                                                       unsigned long start,
500                                                       unsigned long end)
501 {
502         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
503         unsigned int i, nr_blocks;
504         unsigned long pages;
505
506         pages = end - start;
507         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
508         if (!zone)
509                 return NULL;
510
511         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
512         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
513         zone->start_pfn = start;
514         zone->end_pfn = end;
515         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
516
517         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
518                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
519                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
520                         return NULL;
521                 }
522         }
523
524         return zone;
525 }
526
527 /**
528  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
529  *
530  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
531  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
532  * structs.
533  */
534 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
535                                int clear_nosave_free)
536 {
537         struct rtree_node *node;
538
539         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
540                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
541
542         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
543                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
544 }
545
546 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
547 {
548         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
549                                   list);
550         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
551                                   struct rtree_node, list);
552         bm->cur.node_pfn = 0;
553         bm->cur.node_bit = 0;
554 }
555
556 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
557
558 struct mem_extent {
559         struct list_head hook;
560         unsigned long start;
561         unsigned long end;
562 };
563
564 /**
565  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
566  * @list: List of extents to free.
567  */
568 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
569 {
570         struct mem_extent *ext, *aux;
571
572         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
573                 list_del(&ext->hook);
574                 kfree(ext);
575         }
576 }
577
578 /**
579  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
580  * @list: List to put the extents into.
581  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
582  *
583  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
584  */
585 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
586 {
587         struct zone *zone;
588
589         INIT_LIST_HEAD(list);
590
591         for_each_populated_zone(zone) {
592                 unsigned long zone_start, zone_end;
593                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
594
595                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
596                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
597
598                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
599                         if (zone_start <= ext->end)
600                                 break;
601
602                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
603                         /* New extent is necessary */
604                         struct mem_extent *new_ext;
605
606                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
607                         if (!new_ext) {
608                                 free_mem_extents(list);
609                                 return -ENOMEM;
610                         }
611                         new_ext->start = zone_start;
612                         new_ext->end = zone_end;
613                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
614                         continue;
615                 }
616
617                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
618                 if (zone_start < ext->start)
619                         ext->start = zone_start;
620                 if (zone_end > ext->end)
621                         ext->end = zone_end;
622
623                 /* More merging may be possible */
624                 cur = ext;
625                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
626                         if (zone_end < cur->start)
627                                 break;
628                         if (zone_end < cur->end)
629                                 ext->end = cur->end;
630                         list_del(&cur->hook);
631                         kfree(cur);
632                 }
633         }
634
635         return 0;
636 }
637
638 /**
639  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
640  */
641 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
642                             int safe_needed)
643 {
644         struct chain_allocator ca;
645         struct list_head mem_extents;
646         struct mem_extent *ext;
647         int error;
648
649         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
650         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
651
652         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
653         if (error)
654                 return error;
655
656         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
657                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
658
659                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
660                                             ext->start, ext->end);
661                 if (!zone) {
662                         error = -ENOMEM;
663                         goto Error;
664                 }
665                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
666         }
667
668         bm->p_list = ca.chain;
669         memory_bm_position_reset(bm);
670  Exit:
671         free_mem_extents(&mem_extents);
672         return error;
673
674  Error:
675         bm->p_list = ca.chain;
676         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
677         goto Exit;
678 }
679
680 /**
681  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
682  * @bm: Memory bitmap.
683  */
684 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
685 {
686         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
687
688         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
689                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
690
691         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
692
693         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
694 }
695
696 /**
697  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
698  *
699  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
700  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
701  *
702  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
703  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
704  */
705 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
706                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
707 {
708         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
709         struct rtree_node *node;
710         int i, block_nr;
711
712         zone = bm->cur.zone;
713
714         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
715                 goto zone_found;
716
717         zone = NULL;
718
719         /* Find the right zone */
720         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
721                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
722                         zone = curr;
723                         break;
724                 }
725         }
726
727         if (!zone)
728                 return -EFAULT;
729
730 zone_found:
731         /*
732          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
733          * for our PFN.
734          */
735         node = bm->cur.node;
736         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
737                 goto node_found;
738
739         node      = zone->rtree;
740         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
741
742         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
743                 int index;
744
745                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
746                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
747                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
748                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
749         }
750
751 node_found:
752         /* Update last position */
753         bm->cur.zone = zone;
754         bm->cur.node = node;
755         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
756
757         /* Set return values */
758         *addr = node->data;
759         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
760
761         return 0;
762 }
763
764 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
765 {
766         void *addr;
767         unsigned int bit;
768         int error;
769
770         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
771         BUG_ON(error);
772         set_bit(bit, addr);
773 }
774
775 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
776 {
777         void *addr;
778         unsigned int bit;
779         int error;
780
781         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
782         if (!error)
783                 set_bit(bit, addr);
784
785         return error;
786 }
787
788 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
789 {
790         void *addr;
791         unsigned int bit;
792         int error;
793
794         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
795         BUG_ON(error);
796         clear_bit(bit, addr);
797 }
798
799 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
800 {
801         int bit;
802
803         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
804         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
805 }
806
807 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
808 {
809         void *addr;
810         unsigned int bit;
811         int error;
812
813         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
814         BUG_ON(error);
815         return test_bit(bit, addr);
816 }
817
818 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
819 {
820         void *addr;
821         unsigned int bit;
822
823         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
824 }
825
826 /*
827  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
828  *
829  * Set the position to the beginning of the next node in the
830  * memory bitmap. This is either the next node in the current
831  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
832  * next zone.
833  *
834  * Return true if there is a next node, false otherwise.
835  */
836 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
837 {
838         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
839                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
840                                           struct rtree_node, list);
841                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
842                 bm->cur.node_bit  = 0;
843                 touch_softlockup_watchdog();
844                 return true;
845         }
846
847         /* No more nodes, goto next zone */
848         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
849                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
850                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
851                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
852                                           struct rtree_node, list);
853                 bm->cur.node_pfn = 0;
854                 bm->cur.node_bit = 0;
855                 return true;
856         }
857
858         /* No more zones */
859         return false;
860 }
861
862 /**
863  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
864  * @bm: Memory bitmap.
865  *
866  * Starting from the last returned position this function searches for the next
867  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
868  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
869  *
870  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
871  * this function for the given memory bitmap.
872  */
873 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
874 {
875         unsigned long bits, pfn, pages;
876         int bit;
877
878         do {
879                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
880                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
881                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
882                                           bm->cur.node_bit);
883                 if (bit < bits) {
884                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
885                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
886                         return pfn;
887                 }
888         } while (rtree_next_node(bm));
889
890         return BM_END_OF_MAP;
891 }
892
893 /*
894  * This structure represents a range of page frames the contents of which
895  * should not be saved during hibernation.
896  */
897 struct nosave_region {
898         struct list_head list;
899         unsigned long start_pfn;
900         unsigned long end_pfn;
901 };
902
903 static LIST_HEAD(nosave_regions);
904
905 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
906 {
907         struct rtree_node *node;
908
909         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
910                 recycle_safe_page(node->data);
911
912         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
913                 recycle_safe_page(node->data);
914 }
915
916 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
917 {
918         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
919         struct linked_page *p_list;
920
921         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
922                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
923
924         p_list = bm->p_list;
925         while (p_list) {
926                 struct linked_page *lp = p_list;
927
928                 p_list = lp->next;
929                 recycle_safe_page(lp);
930         }
931 }
932
933 /**
934  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
935  *
936  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
937  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
938  */
939 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
940                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
941 {
942         struct nosave_region *region;
943
944         if (start_pfn >= end_pfn)
945                 return;
946
947         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
948                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
949                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
950                                         struct nosave_region, list);
951                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
952                         region->end_pfn = end_pfn;
953                         goto Report;
954                 }
955         }
956         if (use_kmalloc) {
957                 /* During init, this shouldn't fail */
958                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
959                 BUG_ON(!region);
960         } else {
961                 /* This allocation cannot fail */
962                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
963         }
964         region->start_pfn = start_pfn;
965         region->end_pfn = end_pfn;
966         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
967  Report:
968         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
969                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
970                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
971 }
972
973 /*
974  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
975  * should not be saved during the suspend.
976  */
977 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
978
979 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
980 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
981
982 /*
983  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
984  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
985  */
986
987 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
988 {
989         if (free_pages_map)
990                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
991 }
992
993 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
994 {
995         return free_pages_map ?
996                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
997 }
998
999 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1000 {
1001         if (free_pages_map)
1002                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1003 }
1004
1005 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1006 {
1007         if (forbidden_pages_map)
1008                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1009 }
1010
1011 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1012 {
1013         return forbidden_pages_map ?
1014                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1015 }
1016
1017 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1018 {
1019         if (forbidden_pages_map)
1020                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1021 }
1022
1023 /**
1024  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1025  * @bm: Memory bitmap.
1026  *
1027  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1028  * should not be saved.
1029  */
1030 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1031 {
1032         struct nosave_region *region;
1033
1034         if (list_empty(&nosave_regions))
1035                 return;
1036
1037         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1038                 unsigned long pfn;
1039
1040                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1041                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1042                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1043                                 - 1);
1044
1045                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1046                         if (pfn_valid(pfn)) {
1047                                 /*
1048                                  * It is safe to ignore the result of
1049                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1050                                  * touch the PFNs for which the error is
1051                                  * returned anyway.
1052                                  */
1053                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1054                         }
1055         }
1056 }
1057
1058 /**
1059  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1060  *
1061  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1062  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1063  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1064  * touched before both bitmaps are set up.
1065  */
1066 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1067 {
1068         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1069         int error = 0;
1070
1071         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1072                 return 0;
1073         else
1074                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1075
1076         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1077         if (!bm1)
1078                 return -ENOMEM;
1079
1080         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1081         if (error)
1082                 goto Free_first_object;
1083
1084         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1085         if (!bm2)
1086                 goto Free_first_bitmap;
1087
1088         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1089         if (error)
1090                 goto Free_second_object;
1091
1092         forbidden_pages_map = bm1;
1093         free_pages_map = bm2;
1094         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1095
1096         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1097
1098         return 0;
1099
1100  Free_second_object:
1101         kfree(bm2);
1102  Free_first_bitmap:
1103         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1104  Free_first_object:
1105         kfree(bm1);
1106         return -ENOMEM;
1107 }
1108
1109 /**
1110  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1111  *
1112  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1113  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1114  * referred to while they are being freed.
1115  */
1116 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1117 {
1118         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1119
1120         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1121                 return;
1122
1123         bm1 = forbidden_pages_map;
1124         bm2 = free_pages_map;
1125         forbidden_pages_map = NULL;
1126         free_pages_map = NULL;
1127         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1128         kfree(bm1);
1129         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1130         kfree(bm2);
1131
1132         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1133 }
1134
1135 void clear_free_pages(void)
1136 {
1137 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1138         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1139         unsigned long pfn;
1140
1141         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1142                 return;
1143
1144         memory_bm_position_reset(bm);
1145         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1146         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1147                 if (pfn_valid(pfn))
1148                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1149
1150                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1151         }
1152         memory_bm_position_reset(bm);
1153         pr_info("PM: free pages cleared after restore\n");
1154 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1155 }
1156
1157 /**
1158  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1159  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1160  *
1161  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1162  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1163  * the exact number).
1164  */
1165 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1166 {
1167         unsigned int rtree, nodes;
1168
1169         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1170         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1171                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1172         while (nodes > 1) {
1173                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1174                 rtree += nodes;
1175         }
1176
1177         return 2 * rtree;
1178 }
1179
1180 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1181 /**
1182  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1183  *
1184  * The returned number is system-wide.
1185  */
1186 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1187 {
1188         struct zone *zone;
1189         unsigned int cnt = 0;
1190
1191         for_each_populated_zone(zone)
1192                 if (is_highmem(zone))
1193                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1194
1195         return cnt;
1196 }
1197
1198 /**
1199  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1200  *
1201  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1202  *
1203  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1204  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1205  */
1206 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1207 {
1208         struct page *page;
1209
1210         if (!pfn_valid(pfn))
1211                 return NULL;
1212
1213         page = pfn_to_page(pfn);
1214         if (page_zone(page) != zone)
1215                 return NULL;
1216
1217         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1218
1219         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1220             PageReserved(page))
1221                 return NULL;
1222
1223         if (page_is_guard(page))
1224                 return NULL;
1225
1226         return page;
1227 }
1228
1229 /**
1230  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1231  */
1232 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1233 {
1234         struct zone *zone;
1235         unsigned int n = 0;
1236
1237         for_each_populated_zone(zone) {
1238                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1239
1240                 if (!is_highmem(zone))
1241                         continue;
1242
1243                 mark_free_pages(zone);
1244                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1245                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1246                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1247                                 n++;
1248         }
1249         return n;
1250 }
1251 #else
1252 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1253 {
1254         return NULL;
1255 }
1256 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1257
1258 /**
1259  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1260  *
1261  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1262  * image.
1263  *
1264  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1265  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1266  * a free chunk of pages.
1267  */
1268 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1269 {
1270         struct page *page;
1271
1272         if (!pfn_valid(pfn))
1273                 return NULL;
1274
1275         page = pfn_to_page(pfn);
1276         if (page_zone(page) != zone)
1277                 return NULL;
1278
1279         BUG_ON(PageHighMem(page));
1280
1281         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1282                 return NULL;
1283
1284         if (PageReserved(page)
1285             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1286                 return NULL;
1287
1288         if (page_is_guard(page))
1289                 return NULL;
1290
1291         return page;
1292 }
1293
1294 /**
1295  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1296  */
1297 static unsigned int count_data_pages(void)
1298 {
1299         struct zone *zone;
1300         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1301         unsigned int n = 0;
1302
1303         for_each_populated_zone(zone) {
1304                 if (is_highmem(zone))
1305                         continue;
1306
1307                 mark_free_pages(zone);
1308                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1309                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1310                         if (saveable_page(zone, pfn))
1311                                 n++;
1312         }
1313         return n;
1314 }
1315
1316 /*
1317  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1318  * task structs.
1319  */
1320 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1321 {
1322         int n;
1323
1324         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1325                 *dst++ = *src++;
1326 }
1327
1328 /**
1329  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1330  *
1331  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1332  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1333  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1334  */
1335 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1336 {
1337         if (kernel_page_present(s_page)) {
1338                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1339         } else {
1340                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1341                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1342                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1343         }
1344 }
1345
1346 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1347 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1348 {
1349         return is_highmem(zone) ?
1350                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1351 }
1352
1353 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1354 {
1355         struct page *s_page, *d_page;
1356         void *src, *dst;
1357
1358         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1359         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1360         if (PageHighMem(s_page)) {
1361                 src = kmap_atomic(s_page);
1362                 dst = kmap_atomic(d_page);
1363                 do_copy_page(dst, src);
1364                 kunmap_atomic(dst);
1365                 kunmap_atomic(src);
1366         } else {
1367                 if (PageHighMem(d_page)) {
1368                         /*
1369                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1370                          * data modified by kmap_atomic()
1371                          */
1372                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1373                         dst = kmap_atomic(d_page);
1374                         copy_page(dst, buffer);
1375                         kunmap_atomic(dst);
1376                 } else {
1377                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1378                 }
1379         }
1380 }
1381 #else
1382 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1383
1384 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1385 {
1386         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1387                                 pfn_to_page(src_pfn));
1388 }
1389 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1390
1391 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1392                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1393 {
1394         struct zone *zone;
1395         unsigned long pfn;
1396
1397         for_each_populated_zone(zone) {
1398                 unsigned long max_zone_pfn;
1399
1400                 mark_free_pages(zone);
1401                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1402                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1403                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1404                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1405         }
1406         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1407         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1408         for(;;) {
1409                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1410                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1411                         break;
1412                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1413         }
1414 }
1415
1416 /* Total number of image pages */
1417 static unsigned int nr_copy_pages;
1418 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1419 static unsigned int nr_meta_pages;
1420 /*
1421  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1422  * before suspending devices.
1423  */
1424 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1425 /*
1426  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1427  * hibernation image pages (during restore)
1428  */
1429 static struct memory_bitmap orig_bm;
1430 /*
1431  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1432  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1433  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1434  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1435  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1436  * this purpose.
1437  */
1438 static struct memory_bitmap copy_bm;
1439
1440 /**
1441  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1442  *
1443  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1444  * released after resume.
1445  */
1446 void swsusp_free(void)
1447 {
1448         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1449
1450         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1451                 goto out;
1452
1453         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1454         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1455
1456 loop:
1457         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1458         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1459
1460         /*
1461          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1462          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1463          */
1464         do {
1465                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1466                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1467                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1468                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1469         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1470
1471         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1472                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1473
1474                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1475                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1476                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1477                 __free_page(page);
1478                 goto loop;
1479         }
1480
1481 out:
1482         nr_copy_pages = 0;
1483         nr_meta_pages = 0;
1484         restore_pblist = NULL;
1485         buffer = NULL;
1486         alloc_normal = 0;
1487         alloc_highmem = 0;
1488         hibernate_restore_protection_end();
1489 }
1490
1491 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1492
1493 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1494
1495 /**
1496  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1497  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1498  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1499  *
1500  * Return value: Number of page frames actually allocated
1501  */
1502 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1503 {
1504         unsigned long nr_alloc = 0;
1505
1506         while (nr_pages > 0) {
1507                 struct page *page;
1508
1509                 page = alloc_image_page(mask);
1510                 if (!page)
1511                         break;
1512                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1513                 if (PageHighMem(page))
1514                         alloc_highmem++;
1515                 else
1516                         alloc_normal++;
1517                 nr_pages--;
1518                 nr_alloc++;
1519         }
1520
1521         return nr_alloc;
1522 }
1523
1524 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1525                                               unsigned long avail_normal)
1526 {
1527         unsigned long alloc;
1528
1529         if (avail_normal <= alloc_normal)
1530                 return 0;
1531
1532         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1533         if (nr_pages < alloc)
1534                 alloc = nr_pages;
1535
1536         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1537 }
1538
1539 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1540 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1541 {
1542         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1543 }
1544
1545 /**
1546  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1547  */
1548 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1549 {
1550         x *= multiplier;
1551         do_div(x, base);
1552         return (unsigned long)x;
1553 }
1554
1555 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1556                                                   unsigned long highmem,
1557                                                   unsigned long total)
1558 {
1559         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1560
1561         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1562 }
1563 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1564 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1565 {
1566         return 0;
1567 }
1568
1569 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1570                                                          unsigned long highmem,
1571                                                          unsigned long total)
1572 {
1573         return 0;
1574 }
1575 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1576
1577 /**
1578  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1579  */
1580 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1581 {
1582         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1583
1584         save = count_data_pages();
1585         if (alloc_normal >= save) {
1586                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1587                 save = 0;
1588         } else {
1589                 to_free_normal = 0;
1590                 save -= alloc_normal;
1591         }
1592         save += count_highmem_pages();
1593         if (alloc_highmem >= save) {
1594                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1595         } else {
1596                 to_free_highmem = 0;
1597                 save -= alloc_highmem;
1598                 if (to_free_normal > save)
1599                         to_free_normal -= save;
1600                 else
1601                         to_free_normal = 0;
1602         }
1603         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1604
1605         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1606
1607         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1608                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1609                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1610
1611                 if (PageHighMem(page)) {
1612                         if (!to_free_highmem)
1613                                 continue;
1614                         to_free_highmem--;
1615                         alloc_highmem--;
1616                 } else {
1617                         if (!to_free_normal)
1618                                 continue;
1619                         to_free_normal--;
1620                         alloc_normal--;
1621                 }
1622                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1623                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1624                 swsusp_unset_page_free(page);
1625                 __free_page(page);
1626         }
1627
1628         return free;
1629 }
1630
1631 /**
1632  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1633  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1634  *
1635  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1636  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1637  * preallocating memory.
1638  *
1639  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1640  *
1641  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1642  *
1643  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1644  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1645  * minus mapped file pages.
1646  */
1647 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1648 {
1649         unsigned long size;
1650
1651         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1652                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1653                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1654                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1655                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1656                 - global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1657
1658         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1659 }
1660
1661 /**
1662  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1663  *
1664  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1665  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1666  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1667  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1668  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1669  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1670  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1671  * total number of available page frames and allocate at least
1672  *
1673  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1674  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1675  *
1676  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1677  *
1678  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1679  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1680  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1681  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1682  */
1683 int hibernate_preallocate_memory(void)
1684 {
1685         struct zone *zone;
1686         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1687         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1688         ktime_t start, stop;
1689         int error;
1690
1691         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1692         start = ktime_get();
1693
1694         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1695         if (error)
1696                 goto err_out;
1697
1698         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1699         if (error)
1700                 goto err_out;
1701
1702         alloc_normal = 0;
1703         alloc_highmem = 0;
1704
1705         /* Count the number of saveable data pages. */
1706         save_highmem = count_highmem_pages();
1707         saveable = count_data_pages();
1708
1709         /*
1710          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1711          * number of pages needed for image metadata (size).
1712          */
1713         count = saveable;
1714         saveable += save_highmem;
1715         highmem = save_highmem;
1716         size = 0;
1717         for_each_populated_zone(zone) {
1718                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1719                 if (is_highmem(zone))
1720                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1721                 else
1722                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1723         }
1724         avail_normal = count;
1725         count += highmem;
1726         count -= totalreserve_pages;
1727
1728         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1729         size += page_key_additional_pages(saveable);
1730
1731         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1732         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1733                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1734         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1735         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1736         if (size > max_size)
1737                 size = max_size;
1738         /*
1739          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1740          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1741          * the image and we're done.
1742          */
1743         if (size >= saveable) {
1744                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1745                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1746                 goto out;
1747         }
1748
1749         /* Estimate the minimum size of the image. */
1750         pages = minimum_image_size(saveable);
1751         /*
1752          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1753          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1754          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1755          */
1756         if (avail_normal > pages)
1757                 avail_normal -= pages;
1758         else
1759                 avail_normal = 0;
1760         if (size < pages)
1761                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1762
1763         /*
1764          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1765          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1766          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1767          * test cases.
1768          */
1769         shrink_all_memory(saveable - size);
1770
1771         /*
1772          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1773          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1774          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1775          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1776          * highmem and non-highmem zones separately.
1777          */
1778         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1779         alloc = count - max_size;
1780         if (alloc > pages_highmem)
1781                 alloc -= pages_highmem;
1782         else
1783                 alloc = 0;
1784         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1785         if (pages < alloc) {
1786                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1787                 alloc -= pages;
1788                 pages += pages_highmem;
1789                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1790                 if (pages_highmem < alloc)
1791                         goto err_out;
1792                 pages += pages_highmem;
1793                 /*
1794                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1795                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1796                  */
1797                 alloc = (count - pages) - size;
1798                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1799         } else {
1800                 /*
1801                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1802                  * and we want to reduce this number down to size.
1803                  */
1804                 alloc = max_size - size;
1805                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1806                 pages_highmem += size;
1807                 alloc -= size;
1808                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1809                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1810                 pages += pages_highmem + size;
1811         }
1812
1813         /*
1814          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1815          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1816          * ones now.
1817          */
1818         pages -= free_unnecessary_pages();
1819
1820  out:
1821         stop = ktime_get();
1822         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1823         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1824
1825         return 0;
1826
1827  err_out:
1828         printk(KERN_CONT "\n");
1829         swsusp_free();
1830         return -ENOMEM;
1831 }
1832
1833 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1834 /**
1835  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1836  *
1837  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1838  * copies of highmem pages.
1839  */
1840 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1841 {
1842         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1843
1844         if (free_highmem >= nr_highmem)
1845                 nr_highmem = 0;
1846         else
1847                 nr_highmem -= free_highmem;
1848
1849         return nr_highmem;
1850 }
1851 #else
1852 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1853 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1854
1855 /**
1856  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1857  */
1858 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1859 {
1860         struct zone *zone;
1861         unsigned int free = alloc_normal;
1862
1863         for_each_populated_zone(zone)
1864                 if (!is_highmem(zone))
1865                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1866
1867         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1868         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1869                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1870
1871         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1872 }
1873
1874 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1875 /**
1876  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1877  *
1878  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1879  * buffer to copy them and/or load their data.
1880  */
1881 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1882 {
1883         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1884         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1885 }
1886
1887 /**
1888  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1889  *
1890  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1891  * pages is less than that, allocate them all.
1892  */
1893 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1894                                                unsigned int nr_highmem)
1895 {
1896         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1897
1898         if (to_alloc > nr_highmem)
1899                 to_alloc = nr_highmem;
1900
1901         nr_highmem -= to_alloc;
1902         while (to_alloc-- > 0) {
1903                 struct page *page;
1904
1905                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1906                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1907         }
1908         return nr_highmem;
1909 }
1910 #else
1911 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1912
1913 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1914                                                unsigned int n) { return 0; }
1915 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1916
1917 /**
1918  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1919  *
1920  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1921  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1922  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1923  *
1924  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1925  * also be located in the high memory, because of the way in which
1926  * copy_data_pages() works.
1927  */
1928 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm,
1929                         struct memory_bitmap *copy_bm,
1930                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1931 {
1932         if (nr_highmem > 0) {
1933                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1934                         goto err_out;
1935                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1936                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1937                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1938                 }
1939         }
1940         if (nr_pages > alloc_normal) {
1941                 nr_pages -= alloc_normal;
1942                 while (nr_pages-- > 0) {
1943                         struct page *page;
1944
1945                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1946                         if (!page)
1947                                 goto err_out;
1948                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1949                 }
1950         }
1951
1952         return 0;
1953
1954  err_out:
1955         swsusp_free();
1956         return -ENOMEM;
1957 }
1958
1959 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1960 {
1961         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1962
1963         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1964
1965         drain_local_pages(NULL);
1966         nr_pages = count_data_pages();
1967         nr_highmem = count_highmem_pages();
1968         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1969
1970         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1971                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1972                 return -ENOMEM;
1973         }
1974
1975         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1976                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1977                 return -ENOMEM;
1978         }
1979
1980         /*
1981          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1982          * Kill them.
1983          */
1984         drain_local_pages(NULL);
1985         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1986
1987         /*
1988          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1989          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1990          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1991          */
1992
1993         nr_pages += nr_highmem;
1994         nr_copy_pages = nr_pages;
1995         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1996
1997         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1998                 nr_pages);
1999
2000         return 0;
2001 }
2002
2003 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2004 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2005 {
2006         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2007         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2008         return 0;
2009 }
2010
2011 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2012 {
2013         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2014                 return "kernel version";
2015         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2016                 return "system type";
2017         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2018                 return "kernel release";
2019         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2020                 return "version";
2021         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2022                 return "machine";
2023         return NULL;
2024 }
2025 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2026
2027 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2028 {
2029         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2030 }
2031
2032 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2033 {
2034         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2035         info->num_physpages = get_num_physpages();
2036         info->image_pages = nr_copy_pages;
2037         info->pages = snapshot_get_image_size();
2038         info->size = info->pages;
2039         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2040         return init_header_complete(info);
2041 }
2042
2043 /**
2044  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2045  * @bm: Memory bitmap.
2046  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2047  *
2048  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2049  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2050  */
2051 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2052 {
2053         int j;
2054
2055         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2056                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2057                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2058                         break;
2059                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2060                 page_key_read(buf + j);
2061         }
2062 }
2063
2064 /**
2065  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2066  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2067  *
2068  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2069  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2070  * passed to this function every next time.
2071  *
2072  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2073  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2074  * location computed by the data_of() macro.
2075  *
2076  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2077  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2078  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2079  */
2080 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2081 {
2082         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2083                 return 0;
2084
2085         if (!buffer) {
2086                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2087                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2088                 if (!buffer)
2089                         return -ENOMEM;
2090         }
2091         if (!handle->cur) {
2092                 int error;
2093
2094                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2095                 if (error)
2096                         return error;
2097                 handle->buffer = buffer;
2098                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2099                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2100         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2101                 clear_page(buffer);
2102                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2103         } else {
2104                 struct page *page;
2105
2106                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2107                 if (PageHighMem(page)) {
2108                         /*
2109                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2110                          * because we can't return with a kmapped
2111                          * highmem page (we may not be called again).
2112                          */
2113                         void *kaddr;
2114
2115                         kaddr = kmap_atomic(page);
2116                         copy_page(buffer, kaddr);
2117                         kunmap_atomic(kaddr);
2118                         handle->buffer = buffer;
2119                 } else {
2120                         handle->buffer = page_address(page);
2121                 }
2122         }
2123         handle->cur++;
2124         return PAGE_SIZE;
2125 }
2126
2127 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2128                                     struct memory_bitmap *src)
2129 {
2130         unsigned long pfn;
2131
2132         memory_bm_position_reset(src);
2133         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2134         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2135                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2136                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2137         }
2138 }
2139
2140 /**
2141  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2142  *
2143  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2144  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2145  */
2146 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2147 {
2148         unsigned long pfn;
2149
2150         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2151         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2152         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2153         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2154                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2155                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2156         }
2157
2158         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2159         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2160
2161         allocated_unsafe_pages = 0;
2162 }
2163
2164 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2165 {
2166         char *reason;
2167
2168         reason = check_image_kernel(info);
2169         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2170                 reason = "memory size";
2171         if (reason) {
2172                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2173                 return -EPERM;
2174         }
2175         return 0;
2176 }
2177
2178 /**
2179  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2180  */
2181 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2182 {
2183         int error;
2184
2185         restore_pblist = NULL;
2186         error = check_header(info);
2187         if (!error) {
2188                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2189                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2190         }
2191         return error;
2192 }
2193
2194 /**
2195  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2196  * @bm: Memory bitmap.
2197  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2198  *
2199  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2200  * corresponding bit in @bm.
2201  */
2202 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2203 {
2204         int j;
2205
2206         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2207                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2208                         break;
2209
2210                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2211                 page_key_memorize(buf + j);
2212
2213                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2214                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2215                 else
2216                         return -EFAULT;
2217         }
2218
2219         return 0;
2220 }
2221
2222 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2223 /*
2224  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2225  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2226  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2227  */
2228 struct highmem_pbe {
2229         struct page *copy_page; /* data is here now */
2230         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2231         struct highmem_pbe *next;
2232 };
2233
2234 /*
2235  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2236  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2237  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2238  * written directly to their "original" page frames.
2239  */
2240 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2241
2242 /**
2243  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2244  * @bm: Memory bitmap.
2245  *
2246  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2247  */
2248 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2249 {
2250         unsigned long pfn;
2251         unsigned int cnt = 0;
2252
2253         memory_bm_position_reset(bm);
2254         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2255         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2256                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2257                         cnt++;
2258
2259                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2260         }
2261         return cnt;
2262 }
2263
2264 static unsigned int safe_highmem_pages;
2265
2266 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2267
2268 /**
2269  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2270  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2271  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2272  *
2273  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2274  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2275  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2276  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2277  * @bm (it must be unitialized).
2278  *
2279  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2280  */
2281 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2282                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2283 {
2284         unsigned int to_alloc;
2285
2286         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2287                 return -ENOMEM;
2288
2289         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2290                 return -ENOMEM;
2291
2292         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2293         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2294                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2295         else
2296                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2297
2298         safe_highmem_pages = 0;
2299         while (to_alloc-- > 0) {
2300                 struct page *page;
2301
2302                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2303                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2304                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2305                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2306                         safe_highmem_pages++;
2307                 }
2308                 /* Mark the page as allocated */
2309                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2310                 swsusp_set_page_free(page);
2311         }
2312         memory_bm_position_reset(bm);
2313         safe_highmem_bm = bm;
2314         return 0;
2315 }
2316
2317 static struct page *last_highmem_page;
2318
2319 /**
2320  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2321  *
2322  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2323  * return to its caller to write to.
2324  *
2325  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2326  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2327  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2328  * the copy is returned.
2329  *
2330  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2331  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2332  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2333  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2334  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2335  * the data will have to be copied from @buffer.
2336  */
2337 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2338                                      struct chain_allocator *ca)
2339 {
2340         struct highmem_pbe *pbe;
2341         void *kaddr;
2342
2343         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2344                 /*
2345                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2346                  * use it directly to store the loaded page.
2347                  */
2348                 last_highmem_page = page;
2349                 return buffer;
2350         }
2351         /*
2352          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2353          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2354          */
2355         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2356         if (!pbe) {
2357                 swsusp_free();
2358                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2359         }
2360         pbe->orig_page = page;
2361         if (safe_highmem_pages > 0) {
2362                 struct page *tmp;
2363
2364                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2365                 kaddr = buffer;
2366                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2367                 safe_highmem_pages--;
2368                 last_highmem_page = tmp;
2369                 pbe->copy_page = tmp;
2370         } else {
2371                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2372                 kaddr = safe_pages_list;
2373                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2374                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2375         }
2376         pbe->next = highmem_pblist;
2377         highmem_pblist = pbe;
2378         return kaddr;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2383  *
2384  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2385  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2386  * @last_highmem_page .
2387  */
2388 static void copy_last_highmem_page(void)
2389 {
2390         if (last_highmem_page) {
2391                 void *dst;
2392
2393                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2394                 copy_page(dst, buffer);
2395                 kunmap_atomic(dst);
2396                 last_highmem_page = NULL;
2397         }
2398 }
2399
2400 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2401 {
2402         return !last_highmem_page;
2403 }
2404
2405 static inline void free_highmem_data(void)
2406 {
2407         if (safe_highmem_bm)
2408                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2409
2410         if (buffer)
2411                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2412 }
2413 #else
2414 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2415
2416 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2417                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2418
2419 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2420                                             struct chain_allocator *ca)
2421 {
2422         return ERR_PTR(-EINVAL);
2423 }
2424
2425 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2426 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2427 static inline void free_highmem_data(void) {}
2428 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2429
2430 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2431
2432 /**
2433  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2434  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2435  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2436  *
2437  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2438  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2439  * and allocate memory for the image.
2440  *
2441  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2442  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2443  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2444  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2445  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2446  */
2447 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2448 {
2449         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2450         struct linked_page *lp;
2451         int error;
2452
2453         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2454         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2455         buffer = NULL;
2456
2457         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2458         mark_unsafe_pages(bm);
2459
2460         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2461         if (error)
2462                 goto Free;
2463
2464         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2465         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2466         if (nr_highmem > 0) {
2467                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2468                 if (error)
2469                         goto Free;
2470         }
2471         /*
2472          * Reserve some safe pages for potential later use.
2473          *
2474          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2475          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2476          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2477          *
2478          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2479          */
2480         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2481         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2482         while (nr_pages > 0) {
2483                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2484                 if (!lp) {
2485                         error = -ENOMEM;
2486                         goto Free;
2487                 }
2488                 lp->next = safe_pages_list;
2489                 safe_pages_list = lp;
2490                 nr_pages--;
2491         }
2492         /* Preallocate memory for the image */
2493         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2494         while (nr_pages > 0) {
2495                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2496                 if (!lp) {
2497                         error = -ENOMEM;
2498                         goto Free;
2499                 }
2500                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2501                         /* The page is "safe", add it to the list */
2502                         lp->next = safe_pages_list;
2503                         safe_pages_list = lp;
2504                 }
2505                 /* Mark the page as allocated */
2506                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2507                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2508                 nr_pages--;
2509         }
2510         return 0;
2511
2512  Free:
2513         swsusp_free();
2514         return error;
2515 }
2516
2517 /**
2518  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2519  *
2520  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2521  * write to.
2522  */
2523 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2524 {
2525         struct pbe *pbe;
2526         struct page *page;
2527         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2528
2529         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2530                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2531
2532         page = pfn_to_page(pfn);
2533         if (PageHighMem(page))
2534                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2535
2536         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2537                 /*
2538                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2539                  * use it directly to store the loaded page.
2540                  */
2541                 return page_address(page);
2542
2543         /*
2544          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2545          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2546          */
2547         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2548         if (!pbe) {
2549                 swsusp_free();
2550                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2551         }
2552         pbe->orig_address = page_address(page);
2553         pbe->address = safe_pages_list;
2554         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2555         pbe->next = restore_pblist;
2556         restore_pblist = pbe;
2557         return pbe->address;
2558 }
2559
2560 /**
2561  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2562  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2563  *
2564  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2565  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2566  * passed to this function every next time.
2567  *
2568  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2569  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2570  * location computed by the data_of() macro.
2571  *
2572  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2573  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2574  * @handle is not updated and should not be used any more.
2575  */
2576 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2577 {
2578         static struct chain_allocator ca;
2579         int error = 0;
2580
2581         /* Check if we have already loaded the entire image */
2582         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2583                 return 0;
2584
2585         handle->sync_read = 1;
2586
2587         if (!handle->cur) {
2588                 if (!buffer)
2589                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2590                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2591
2592                 if (!buffer)
2593                         return -ENOMEM;
2594
2595                 handle->buffer = buffer;
2596         } else if (handle->cur == 1) {
2597                 error = load_header(buffer);
2598                 if (error)
2599                         return error;
2600
2601                 safe_pages_list = NULL;
2602
2603                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2604                 if (error)
2605                         return error;
2606
2607                 /* Allocate buffer for page keys. */
2608                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2609                 if (error)
2610                         return error;
2611
2612                 hibernate_restore_protection_begin();
2613         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2614                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2615                 if (error)
2616                         return error;
2617
2618                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2619                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2620                         if (error)
2621                                 return error;
2622
2623                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2624                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2625                         restore_pblist = NULL;
2626                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2627                         handle->sync_read = 0;
2628                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2629                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2630                 }
2631         } else {
2632                 copy_last_highmem_page();
2633                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2634                 page_key_write(handle->buffer);
2635                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2636                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2637                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2638                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2639                 if (handle->buffer != buffer)
2640                         handle->sync_read = 0;
2641         }
2642         handle->cur++;
2643         return PAGE_SIZE;
2644 }
2645
2646 /**
2647  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2648  *
2649  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2650  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2651  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2652  * necessary any more.
2653  */
2654 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2655 {
2656         copy_last_highmem_page();
2657         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2658         page_key_write(handle->buffer);
2659         page_key_free();
2660         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2661         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2662         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2663                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2664                 free_highmem_data();
2665         }
2666 }
2667
2668 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2669 {
2670         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2671                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2672 }
2673
2674 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2675 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2676 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2677                                        void *buf)
2678 {
2679         void *kaddr1, *kaddr2;
2680
2681         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2682         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2683         copy_page(buf, kaddr1);
2684         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2685         copy_page(kaddr2, buf);
2686         kunmap_atomic(kaddr2);
2687         kunmap_atomic(kaddr1);
2688 }
2689
2690 /**
2691  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2692  *
2693  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2694  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2695  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2696  *
2697  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2698  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2699  */
2700 int restore_highmem(void)
2701 {
2702         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2703         void *buf;
2704
2705         if (!pbe)
2706                 return 0;
2707
2708         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2709         if (!buf)
2710                 return -ENOMEM;
2711
2712         while (pbe) {
2713                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2714                 pbe = pbe->next;
2715         }
2716         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2717         return 0;
2718 }
2719 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */