]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/vmalloc.c
Merge remote-tracking branch 'ceph/master'
[karo-tx-linux.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/llist.h>
32 #include <linux/bitops.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/shmparam.h>
37
38 struct vfree_deferred {
39         struct llist_head list;
40         struct work_struct wq;
41 };
42 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
43
44 static void __vunmap(const void *, int);
45
46 static void free_work(struct work_struct *w)
47 {
48         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
49         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
50         while (llnode) {
51                 void *p = llnode;
52                 llnode = llist_next(llnode);
53                 __vunmap(p, 1);
54         }
55 }
56
57 /*** Page table manipulation functions ***/
58
59 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
60 {
61         pte_t *pte;
62
63         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
64         do {
65                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
66                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
67         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
68 }
69
70 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
71 {
72         pmd_t *pmd;
73         unsigned long next;
74
75         pmd = pmd_offset(pud, addr);
76         do {
77                 next = pmd_addr_end(addr, end);
78                 if (pmd_clear_huge(pmd))
79                         continue;
80                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
81                         continue;
82                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
83         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
84 }
85
86 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
87 {
88         pud_t *pud;
89         unsigned long next;
90
91         pud = pud_offset(pgd, addr);
92         do {
93                 next = pud_addr_end(addr, end);
94                 if (pud_clear_huge(pud))
95                         continue;
96                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
97                         continue;
98                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
99         } while (pud++, addr = next, addr != end);
100 }
101
102 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
103 {
104         pgd_t *pgd;
105         unsigned long next;
106
107         BUG_ON(addr >= end);
108         pgd = pgd_offset_k(addr);
109         do {
110                 next = pgd_addr_end(addr, end);
111                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
112                         continue;
113                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
114         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
115 }
116
117 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
118                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
119 {
120         pte_t *pte;
121
122         /*
123          * nr is a running index into the array which helps higher level
124          * callers keep track of where we're up to.
125          */
126
127         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
128         if (!pte)
129                 return -ENOMEM;
130         do {
131                 struct page *page = pages[*nr];
132
133                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
134                         return -EBUSY;
135                 if (WARN_ON(!page))
136                         return -ENOMEM;
137                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
138                 (*nr)++;
139         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
140         return 0;
141 }
142
143 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
144                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
145 {
146         pmd_t *pmd;
147         unsigned long next;
148
149         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
150         if (!pmd)
151                 return -ENOMEM;
152         do {
153                 next = pmd_addr_end(addr, end);
154                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
155                         return -ENOMEM;
156         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
157         return 0;
158 }
159
160 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
161                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
162 {
163         pud_t *pud;
164         unsigned long next;
165
166         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
167         if (!pud)
168                 return -ENOMEM;
169         do {
170                 next = pud_addr_end(addr, end);
171                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
172                         return -ENOMEM;
173         } while (pud++, addr = next, addr != end);
174         return 0;
175 }
176
177 /*
178  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
179  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
180  *
181  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
182  */
183 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
184                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
185 {
186         pgd_t *pgd;
187         unsigned long next;
188         unsigned long addr = start;
189         int err = 0;
190         int nr = 0;
191
192         BUG_ON(addr >= end);
193         pgd = pgd_offset_k(addr);
194         do {
195                 next = pgd_addr_end(addr, end);
196                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
197                 if (err)
198                         return err;
199         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
200
201         return nr;
202 }
203
204 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
205                            pgprot_t prot, struct page **pages)
206 {
207         int ret;
208
209         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
210         flush_cache_vmap(start, end);
211         return ret;
212 }
213
214 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
215 {
216         /*
217          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
218          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
219          * just put it in the vmalloc space.
220          */
221 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
222         unsigned long addr = (unsigned long)x;
223         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
224                 return 1;
225 #endif
226         return is_vmalloc_addr(x);
227 }
228
229 /*
230  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
231  */
232 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
233 {
234         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
235         struct page *page = NULL;
236         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
237
238         /*
239          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
240          * architectures that do not vmalloc module space
241          */
242         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
243
244         if (!pgd_none(*pgd)) {
245                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
246                 if (!pud_none(*pud)) {
247                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
248                         if (!pmd_none(*pmd)) {
249                                 pte_t *ptep, pte;
250
251                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
252                                 pte = *ptep;
253                                 if (pte_present(pte))
254                                         page = pte_page(pte);
255                                 pte_unmap(ptep);
256                         }
257                 }
258         }
259         return page;
260 }
261 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
262
263 /*
264  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
265  */
266 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
267 {
268         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
269 }
270 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
271
272
273 /*** Global kva allocator ***/
274
275 #define VM_LAZY_FREE    0x01
276 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
277 #define VM_VM_AREA      0x04
278
279 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
280 /* Export for kexec only */
281 LIST_HEAD(vmap_area_list);
282 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
283
284 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
285 static struct rb_node *free_vmap_cache;
286 static unsigned long cached_hole_size;
287 static unsigned long cached_vstart;
288 static unsigned long cached_align;
289
290 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
291
292 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
293 {
294         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
295
296         while (n) {
297                 struct vmap_area *va;
298
299                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
300                 if (addr < va->va_start)
301                         n = n->rb_left;
302                 else if (addr >= va->va_end)
303                         n = n->rb_right;
304                 else
305                         return va;
306         }
307
308         return NULL;
309 }
310
311 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
312 {
313         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
314         struct rb_node *parent = NULL;
315         struct rb_node *tmp;
316
317         while (*p) {
318                 struct vmap_area *tmp_va;
319
320                 parent = *p;
321                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
322                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
323                         p = &(*p)->rb_left;
324                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
325                         p = &(*p)->rb_right;
326                 else
327                         BUG();
328         }
329
330         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
331         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
332
333         /* address-sort this list */
334         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
335         if (tmp) {
336                 struct vmap_area *prev;
337                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
338                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
339         } else
340                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
341 }
342
343 static void purge_vmap_area_lazy(void);
344
345 /*
346  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
347  * vstart and vend.
348  */
349 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
350                                 unsigned long align,
351                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
352                                 int node, gfp_t gfp_mask)
353 {
354         struct vmap_area *va;
355         struct rb_node *n;
356         unsigned long addr;
357         int purged = 0;
358         struct vmap_area *first;
359
360         BUG_ON(!size);
361         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
362         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
363
364         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
365                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
366         if (unlikely(!va))
367                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
368
369         /*
370          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
371          * to avoid false negatives.
372          */
373         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
374
375 retry:
376         spin_lock(&vmap_area_lock);
377         /*
378          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
379          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
380          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
381          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
382          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
383          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
384          * without updating cached_hole_size or cached_align.
385          */
386         if (!free_vmap_cache ||
387                         size < cached_hole_size ||
388                         vstart < cached_vstart ||
389                         align < cached_align) {
390 nocache:
391                 cached_hole_size = 0;
392                 free_vmap_cache = NULL;
393         }
394         /* record if we encounter less permissive parameters */
395         cached_vstart = vstart;
396         cached_align = align;
397
398         /* find starting point for our search */
399         if (free_vmap_cache) {
400                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
401                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
402                 if (addr < vstart)
403                         goto nocache;
404                 if (addr + size < addr)
405                         goto overflow;
406
407         } else {
408                 addr = ALIGN(vstart, align);
409                 if (addr + size < addr)
410                         goto overflow;
411
412                 n = vmap_area_root.rb_node;
413                 first = NULL;
414
415                 while (n) {
416                         struct vmap_area *tmp;
417                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
418                         if (tmp->va_end >= addr) {
419                                 first = tmp;
420                                 if (tmp->va_start <= addr)
421                                         break;
422                                 n = n->rb_left;
423                         } else
424                                 n = n->rb_right;
425                 }
426
427                 if (!first)
428                         goto found;
429         }
430
431         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
432         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
433                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
434                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
435                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
436                 if (addr + size < addr)
437                         goto overflow;
438
439                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
440                         goto found;
441
442                 first = list_entry(first->list.next,
443                                 struct vmap_area, list);
444         }
445
446 found:
447         if (addr + size > vend)
448                 goto overflow;
449
450         va->va_start = addr;
451         va->va_end = addr + size;
452         va->flags = 0;
453         __insert_vmap_area(va);
454         free_vmap_cache = &va->rb_node;
455         spin_unlock(&vmap_area_lock);
456
457         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
458         BUG_ON(va->va_start < vstart);
459         BUG_ON(va->va_end > vend);
460
461         return va;
462
463 overflow:
464         spin_unlock(&vmap_area_lock);
465         if (!purged) {
466                 purge_vmap_area_lazy();
467                 purged = 1;
468                 goto retry;
469         }
470         if (printk_ratelimit())
471                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
472                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
473         kfree(va);
474         return ERR_PTR(-EBUSY);
475 }
476
477 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
478 {
479         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
480
481         if (free_vmap_cache) {
482                 if (va->va_end < cached_vstart) {
483                         free_vmap_cache = NULL;
484                 } else {
485                         struct vmap_area *cache;
486                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
487                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
488                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
489                                 /*
490                                  * We don't try to update cached_hole_size or
491                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
492                                  */
493                         }
494                 }
495         }
496         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
497         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
498         list_del_rcu(&va->list);
499
500         /*
501          * Track the highest possible candidate for pcpu area
502          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
503          * here too, consider only end addresses which fall inside
504          * vmalloc area proper.
505          */
506         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
507                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
508
509         kfree_rcu(va, rcu_head);
510 }
511
512 /*
513  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
514  */
515 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
516 {
517         spin_lock(&vmap_area_lock);
518         __free_vmap_area(va);
519         spin_unlock(&vmap_area_lock);
520 }
521
522 /*
523  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
524  */
525 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
526 {
527         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
528 }
529
530 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
531 {
532         /*
533          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
534          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
535          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
536          * space after a page has been freed.
537          *
538          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
539          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
540          *
541          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
542          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
543          * faster).
544          */
545 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
546         vunmap_page_range(start, end);
547         flush_tlb_kernel_range(start, end);
548 #endif
549 }
550
551 /*
552  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
553  * before attempting to purge with a TLB flush.
554  *
555  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
556  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
557  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
558  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
559  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
560  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
561  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
562  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
563  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
564  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
565  * becomes a problem on bigger systems.
566  */
567 static unsigned long lazy_max_pages(void)
568 {
569         unsigned int log;
570
571         log = fls(num_online_cpus());
572
573         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
574 }
575
576 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
577
578 /* for per-CPU blocks */
579 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
580
581 /*
582  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
583  * immediately freed.
584  */
585 void set_iounmap_nonlazy(void)
586 {
587         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
588 }
589
590 /*
591  * Purges all lazily-freed vmap areas.
592  *
593  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
594  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
595  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
596  * their own TLB flushing).
597  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
598  *              *end = max(*end, highest purged address)
599  */
600 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
601                                         int sync, int force_flush)
602 {
603         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
604         LIST_HEAD(valist);
605         struct vmap_area *va;
606         struct vmap_area *n_va;
607         int nr = 0;
608
609         /*
610          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
611          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
612          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
613          */
614         if (!sync && !force_flush) {
615                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
616                         return;
617         } else
618                 spin_lock(&purge_lock);
619
620         if (sync)
621                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
622
623         rcu_read_lock();
624         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
625                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
626                         if (va->va_start < *start)
627                                 *start = va->va_start;
628                         if (va->va_end > *end)
629                                 *end = va->va_end;
630                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
631                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
632                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
633                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
634                 }
635         }
636         rcu_read_unlock();
637
638         if (nr)
639                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
640
641         if (nr || force_flush)
642                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
643
644         if (nr) {
645                 spin_lock(&vmap_area_lock);
646                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
647                         __free_vmap_area(va);
648                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
649         }
650         spin_unlock(&purge_lock);
651 }
652
653 /*
654  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
655  * is already purging.
656  */
657 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
658 {
659         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
660
661         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
662 }
663
664 /*
665  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
666  */
667 static void purge_vmap_area_lazy(void)
668 {
669         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
670
671         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
672 }
673
674 /*
675  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
676  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
677  * previously.
678  */
679 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
682         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
683         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
684                 try_purge_vmap_area_lazy();
685 }
686
687 /*
688  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
689  * called for the correct range previously.
690  */
691 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
692 {
693         unmap_vmap_area(va);
694         free_vmap_area_noflush(va);
695 }
696
697 /*
698  * Free and unmap a vmap area
699  */
700 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
701 {
702         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
703         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
704 }
705
706 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
707 {
708         struct vmap_area *va;
709
710         spin_lock(&vmap_area_lock);
711         va = __find_vmap_area(addr);
712         spin_unlock(&vmap_area_lock);
713
714         return va;
715 }
716
717 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
718 {
719         struct vmap_area *va;
720
721         va = find_vmap_area(addr);
722         BUG_ON(!va);
723         free_unmap_vmap_area(va);
724 }
725
726
727 /*** Per cpu kva allocator ***/
728
729 /*
730  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
731  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
732  */
733 /*
734  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
735  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
736  * instead (we just need a rough idea)
737  */
738 #if BITS_PER_LONG == 32
739 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
740 #else
741 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
742 #endif
743
744 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
745 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
746 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
747 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
748 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
749 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
750 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
751                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
752                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
753                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
754
755 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
756
757 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
758
759 struct vmap_block_queue {
760         spinlock_t lock;
761         struct list_head free;
762 };
763
764 struct vmap_block {
765         spinlock_t lock;
766         struct vmap_area *va;
767         unsigned long free, dirty;
768         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
769         struct list_head free_list;
770         struct rcu_head rcu_head;
771         struct list_head purge;
772 };
773
774 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
775 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
776
777 /*
778  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
779  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
780  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
781  */
782 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
783 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
784
785 /*
786  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
787  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
788  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
789  * big problem.
790  */
791
792 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
793 {
794         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
795         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
796         return addr;
797 }
798
799 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
800 {
801         unsigned long addr;
802
803         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
804         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
805         return (void *)addr;
806 }
807
808 /**
809  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
810  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
811  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
812  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
813  *
814  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
815  */
816 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
817 {
818         struct vmap_block_queue *vbq;
819         struct vmap_block *vb;
820         struct vmap_area *va;
821         unsigned long vb_idx;
822         int node, err;
823         void *vaddr;
824
825         node = numa_node_id();
826
827         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
828                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
829         if (unlikely(!vb))
830                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
831
832         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
833                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
834                                         node, gfp_mask);
835         if (IS_ERR(va)) {
836                 kfree(vb);
837                 return ERR_CAST(va);
838         }
839
840         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
841         if (unlikely(err)) {
842                 kfree(vb);
843                 free_vmap_area(va);
844                 return ERR_PTR(err);
845         }
846
847         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
848         spin_lock_init(&vb->lock);
849         vb->va = va;
850         /* At least something should be left free */
851         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
852         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
853         vb->dirty = 0;
854         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
855         vb->dirty_max = 0;
856         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
857
858         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
859         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
860         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
861         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
862         BUG_ON(err);
863         radix_tree_preload_end();
864
865         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
866         spin_lock(&vbq->lock);
867         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
868         spin_unlock(&vbq->lock);
869         put_cpu_var(vmap_block_queue);
870
871         return vaddr;
872 }
873
874 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
875 {
876         struct vmap_block *tmp;
877         unsigned long vb_idx;
878
879         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
880         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
881         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
882         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
883         BUG_ON(tmp != vb);
884
885         free_vmap_area_noflush(vb->va);
886         kfree_rcu(vb, rcu_head);
887 }
888
889 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
890 {
891         LIST_HEAD(purge);
892         struct vmap_block *vb;
893         struct vmap_block *n_vb;
894         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
895
896         rcu_read_lock();
897         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
898
899                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
900                         continue;
901
902                 spin_lock(&vb->lock);
903                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
904                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
905                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
906                         vb->dirty_min = 0;
907                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
908                         spin_lock(&vbq->lock);
909                         list_del_rcu(&vb->free_list);
910                         spin_unlock(&vbq->lock);
911                         spin_unlock(&vb->lock);
912                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
913                 } else
914                         spin_unlock(&vb->lock);
915         }
916         rcu_read_unlock();
917
918         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
919                 list_del(&vb->purge);
920                 free_vmap_block(vb);
921         }
922 }
923
924 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
925 {
926         int cpu;
927
928         for_each_possible_cpu(cpu)
929                 purge_fragmented_blocks(cpu);
930 }
931
932 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
933 {
934         struct vmap_block_queue *vbq;
935         struct vmap_block *vb;
936         void *vaddr = NULL;
937         unsigned int order;
938
939         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
940         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
941         if (WARN_ON(size == 0)) {
942                 /*
943                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
944                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
945                  * early.
946                  */
947                 return NULL;
948         }
949         order = get_order(size);
950
951         rcu_read_lock();
952         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
953         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
954                 unsigned long pages_off;
955
956                 spin_lock(&vb->lock);
957                 if (vb->free < (1UL << order)) {
958                         spin_unlock(&vb->lock);
959                         continue;
960                 }
961
962                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
963                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
964                 vb->free -= 1UL << order;
965                 if (vb->free == 0) {
966                         spin_lock(&vbq->lock);
967                         list_del_rcu(&vb->free_list);
968                         spin_unlock(&vbq->lock);
969                 }
970
971                 spin_unlock(&vb->lock);
972                 break;
973         }
974
975         put_cpu_var(vmap_block_queue);
976         rcu_read_unlock();
977
978         /* Allocate new block if nothing was found */
979         if (!vaddr)
980                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
981
982         return vaddr;
983 }
984
985 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
986 {
987         unsigned long offset;
988         unsigned long vb_idx;
989         unsigned int order;
990         struct vmap_block *vb;
991
992         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
993         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
994
995         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
996
997         order = get_order(size);
998
999         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1000         offset >>= PAGE_SHIFT;
1001
1002         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1003         rcu_read_lock();
1004         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1005         rcu_read_unlock();
1006         BUG_ON(!vb);
1007
1008         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1009
1010         spin_lock(&vb->lock);
1011
1012         /* Expand dirty range */
1013         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1014         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1015
1016         vb->dirty += 1UL << order;
1017         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1018                 BUG_ON(vb->free);
1019                 spin_unlock(&vb->lock);
1020                 free_vmap_block(vb);
1021         } else
1022                 spin_unlock(&vb->lock);
1023 }
1024
1025 /**
1026  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1027  *
1028  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1029  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1030  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1031  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1032  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1033  *
1034  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1035  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1036  * from the vmap layer.
1037  */
1038 void vm_unmap_aliases(void)
1039 {
1040         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1041         int cpu;
1042         int flush = 0;
1043
1044         if (unlikely(!vmap_initialized))
1045                 return;
1046
1047         for_each_possible_cpu(cpu) {
1048                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1049                 struct vmap_block *vb;
1050
1051                 rcu_read_lock();
1052                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1053                         spin_lock(&vb->lock);
1054                         if (vb->dirty) {
1055                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1056                                 unsigned long s, e;
1057
1058                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1059                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1060
1061                                 start = min(s, start);
1062                                 end   = max(e, end);
1063
1064                                 flush = 1;
1065                         }
1066                         spin_unlock(&vb->lock);
1067                 }
1068                 rcu_read_unlock();
1069         }
1070
1071         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1074
1075 /**
1076  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1077  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1078  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1079  */
1080 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1081 {
1082         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1083         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1084
1085         BUG_ON(!addr);
1086         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1087         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1088         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1089
1090         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1091         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1092
1093         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1094                 vb_free(mem, size);
1095         else
1096                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1099
1100 /**
1101  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1102  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1103  * @count: number of pages
1104  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1105  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1106  *
1107  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1108  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1109  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1110  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1111  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1112  *
1113  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1114  */
1115 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1116 {
1117         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1118         unsigned long addr;
1119         void *mem;
1120
1121         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1122                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1123                 if (IS_ERR(mem))
1124                         return NULL;
1125                 addr = (unsigned long)mem;
1126         } else {
1127                 struct vmap_area *va;
1128                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1129                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1130                 if (IS_ERR(va))
1131                         return NULL;
1132
1133                 addr = va->va_start;
1134                 mem = (void *)addr;
1135         }
1136         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1137                 vm_unmap_ram(mem, count);
1138                 return NULL;
1139         }
1140         return mem;
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1143
1144 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1145 /**
1146  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1147  * @vm: vm_struct to add
1148  *
1149  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1150  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1151  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1152  *
1153  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1154  */
1155 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1156 {
1157         struct vm_struct *tmp, **p;
1158
1159         BUG_ON(vmap_initialized);
1160         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1161                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1162                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1163                         break;
1164                 } else
1165                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1166         }
1167         vm->next = *p;
1168         *p = vm;
1169 }
1170
1171 /**
1172  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1173  * @vm: vm_struct to register
1174  * @align: requested alignment
1175  *
1176  * This function is used to register kernel vm area before
1177  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1178  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1179  * vm->addr contains the allocated address.
1180  *
1181  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1182  */
1183 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1184 {
1185         static size_t vm_init_off __initdata;
1186         unsigned long addr;
1187
1188         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1189         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1190
1191         vm->addr = (void *)addr;
1192
1193         vm_area_add_early(vm);
1194 }
1195
1196 void __init vmalloc_init(void)
1197 {
1198         struct vmap_area *va;
1199         struct vm_struct *tmp;
1200         int i;
1201
1202         for_each_possible_cpu(i) {
1203                 struct vmap_block_queue *vbq;
1204                 struct vfree_deferred *p;
1205
1206                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1207                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1208                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1209                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1210                 init_llist_head(&p->list);
1211                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1212         }
1213
1214         /* Import existing vmlist entries. */
1215         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1216                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1217                 va->flags = VM_VM_AREA;
1218                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1219                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1220                 va->vm = tmp;
1221                 __insert_vmap_area(va);
1222         }
1223
1224         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1225
1226         vmap_initialized = true;
1227 }
1228
1229 /**
1230  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1231  * @addr: start of the VM area to map
1232  * @size: size of the VM area to map
1233  * @prot: page protection flags to use
1234  * @pages: pages to map
1235  *
1236  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1237  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1238  * friends.
1239  *
1240  * NOTE:
1241  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1242  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1243  * before calling this function.
1244  *
1245  * RETURNS:
1246  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1247  */
1248 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1249                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1250 {
1251         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1252 }
1253
1254 /**
1255  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1256  * @addr: start of the VM area to unmap
1257  * @size: size of the VM area to unmap
1258  *
1259  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1260  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1261  * friends.
1262  *
1263  * NOTE:
1264  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1265  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1266  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1267  */
1268 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1269 {
1270         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1271 }
1272 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1273
1274 /**
1275  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1276  * @addr: start of the VM area to unmap
1277  * @size: size of the VM area to unmap
1278  *
1279  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1280  * the unmapping and tlb after.
1281  */
1282 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1283 {
1284         unsigned long end = addr + size;
1285
1286         flush_cache_vunmap(addr, end);
1287         vunmap_page_range(addr, end);
1288         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1289 }
1290 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1291
1292 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1293 {
1294         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1295         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1296         int err;
1297
1298         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1299
1300         return err > 0 ? 0 : err;
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1303
1304 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1305                               unsigned long flags, const void *caller)
1306 {
1307         spin_lock(&vmap_area_lock);
1308         vm->flags = flags;
1309         vm->addr = (void *)va->va_start;
1310         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1311         vm->caller = caller;
1312         va->vm = vm;
1313         va->flags |= VM_VM_AREA;
1314         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1315 }
1316
1317 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1318 {
1319         /*
1320          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1321          * we should make sure that vm has proper values.
1322          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1323          */
1324         smp_wmb();
1325         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1326 }
1327
1328 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1329                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1330                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1331 {
1332         struct vmap_area *va;
1333         struct vm_struct *area;
1334
1335         BUG_ON(in_interrupt());
1336         if (flags & VM_IOREMAP)
1337                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1338                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1339
1340         size = PAGE_ALIGN(size);
1341         if (unlikely(!size))
1342                 return NULL;
1343
1344         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1345         if (unlikely(!area))
1346                 return NULL;
1347
1348         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1349                 size += PAGE_SIZE;
1350
1351         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1352         if (IS_ERR(va)) {
1353                 kfree(area);
1354                 return NULL;
1355         }
1356
1357         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1358
1359         return area;
1360 }
1361
1362 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1363                                 unsigned long start, unsigned long end)
1364 {
1365         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1366                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1367 }
1368 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1369
1370 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1371                                        unsigned long start, unsigned long end,
1372                                        const void *caller)
1373 {
1374         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1375                                   GFP_KERNEL, caller);
1376 }
1377
1378 /**
1379  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1380  *      @size:          size of the area
1381  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1382  *
1383  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1384  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1385  *      on success or %NULL on failure.
1386  */
1387 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1388 {
1389         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1390                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1391                                   __builtin_return_address(0));
1392 }
1393
1394 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1395                                 const void *caller)
1396 {
1397         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1398                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1399 }
1400
1401 /**
1402  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1403  *      @addr:          base address
1404  *
1405  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1406  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1407  *      pointer valid.
1408  */
1409 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1410 {
1411         struct vmap_area *va;
1412
1413         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1414         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1415                 return va->vm;
1416
1417         return NULL;
1418 }
1419
1420 /**
1421  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1422  *      @addr:          base address
1423  *
1424  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1425  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1426  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1427  */
1428 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1429 {
1430         struct vmap_area *va;
1431
1432         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1433         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1434                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1435
1436                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1437                 va->vm = NULL;
1438                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1439                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1440
1441                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1442                 kasan_free_shadow(vm);
1443                 free_unmap_vmap_area(va);
1444                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1445
1446                 return vm;
1447         }
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1452 {
1453         struct vm_struct *area;
1454
1455         if (!addr)
1456                 return;
1457
1458         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1459                         addr))
1460                 return;
1461
1462         area = remove_vm_area(addr);
1463         if (unlikely(!area)) {
1464                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1465                                 addr);
1466                 return;
1467         }
1468
1469         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1470         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1471
1472         if (deallocate_pages) {
1473                 int i;
1474
1475                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1476                         struct page *page = area->pages[i];
1477
1478                         BUG_ON(!page);
1479                         __free_page(page);
1480                 }
1481
1482                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1483                         vfree(area->pages);
1484                 else
1485                         kfree(area->pages);
1486         }
1487
1488         kfree(area);
1489         return;
1490 }
1491  
1492 /**
1493  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1494  *      @addr:          memory base address
1495  *
1496  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1497  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1498  *      NULL, no operation is performed.
1499  *
1500  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1501  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1502  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1503  *
1504  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1505  */
1506 void vfree(const void *addr)
1507 {
1508         BUG_ON(in_nmi());
1509
1510         kmemleak_free(addr);
1511
1512         if (!addr)
1513                 return;
1514         if (unlikely(in_interrupt())) {
1515                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1516                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1517                         schedule_work(&p->wq);
1518         } else
1519                 __vunmap(addr, 1);
1520 }
1521 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1522
1523 /**
1524  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1525  *      @addr:          memory base address
1526  *
1527  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1528  *      which was created from the page array passed to vmap().
1529  *
1530  *      Must not be called in interrupt context.
1531  */
1532 void vunmap(const void *addr)
1533 {
1534         BUG_ON(in_interrupt());
1535         might_sleep();
1536         if (addr)
1537                 __vunmap(addr, 0);
1538 }
1539 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1540
1541 /**
1542  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1543  *      @pages:         array of page pointers
1544  *      @count:         number of pages to map
1545  *      @flags:         vm_area->flags
1546  *      @prot:          page protection for the mapping
1547  *
1548  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1549  *      space.
1550  */
1551 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1552                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1553 {
1554         struct vm_struct *area;
1555
1556         might_sleep();
1557
1558         if (count > totalram_pages)
1559                 return NULL;
1560
1561         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1562                                         __builtin_return_address(0));
1563         if (!area)
1564                 return NULL;
1565
1566         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1567                 vunmap(area->addr);
1568                 return NULL;
1569         }
1570
1571         return area->addr;
1572 }
1573 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1574
1575 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1576                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1577                             int node, const void *caller);
1578 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1579                                  pgprot_t prot, int node)
1580 {
1581         const int order = 0;
1582         struct page **pages;
1583         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1584         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1585         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1586
1587         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1588         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1589
1590         area->nr_pages = nr_pages;
1591         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1592         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1593                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1594                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1595                 area->flags |= VM_VPAGES;
1596         } else {
1597                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1598         }
1599         area->pages = pages;
1600         if (!area->pages) {
1601                 remove_vm_area(area->addr);
1602                 kfree(area);
1603                 return NULL;
1604         }
1605
1606         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1607                 struct page *page;
1608
1609                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1610                         page = alloc_page(alloc_mask);
1611                 else
1612                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask, order);
1613
1614                 if (unlikely(!page)) {
1615                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1616                         area->nr_pages = i;
1617                         goto fail;
1618                 }
1619                 area->pages[i] = page;
1620                 if (gfp_mask & __GFP_WAIT)
1621                         cond_resched();
1622         }
1623
1624         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1625                 goto fail;
1626         return area->addr;
1627
1628 fail:
1629         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1630                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1631                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1632         vfree(area->addr);
1633         return NULL;
1634 }
1635
1636 /**
1637  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1638  *      @size:          allocation size
1639  *      @align:         desired alignment
1640  *      @start:         vm area range start
1641  *      @end:           vm area range end
1642  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1643  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1644  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1645  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1646  *      @caller:        caller's return address
1647  *
1648  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1649  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1650  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1651  */
1652 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1653                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1654                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1655                         const void *caller)
1656 {
1657         struct vm_struct *area;
1658         void *addr;
1659         unsigned long real_size = size;
1660
1661         size = PAGE_ALIGN(size);
1662         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1663                 goto fail;
1664
1665         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1666                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1667         if (!area)
1668                 goto fail;
1669
1670         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1671         if (!addr)
1672                 return NULL;
1673
1674         /*
1675          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1676          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1677          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1678          */
1679         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1680
1681         /*
1682          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1683          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1684          * the vmalloc'ed block.
1685          */
1686         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1687
1688         return addr;
1689
1690 fail:
1691         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1692                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1693                           real_size);
1694         return NULL;
1695 }
1696
1697 /**
1698  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1699  *      @size:          allocation size
1700  *      @align:         desired alignment
1701  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1702  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1703  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1704  *      @caller:        caller's return address
1705  *
1706  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1707  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1708  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1709  */
1710 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1711                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1712                             int node, const void *caller)
1713 {
1714         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1715                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1716 }
1717
1718 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1719 {
1720         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1721                                 __builtin_return_address(0));
1722 }
1723 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1724
1725 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1726                                         int node, gfp_t flags)
1727 {
1728         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1729                                         node, __builtin_return_address(0));
1730 }
1731
1732 /**
1733  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1734  *      @size:          allocation size
1735  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1736  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1737  *
1738  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1739  *      use __vmalloc() instead.
1740  */
1741 void *vmalloc(unsigned long size)
1742 {
1743         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1744                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1745 }
1746 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1747
1748 /**
1749  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1750  *      @size:  allocation size
1751  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1752  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1753  *      The memory allocated is set to zero.
1754  *
1755  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1756  *      use __vmalloc() instead.
1757  */
1758 void *vzalloc(unsigned long size)
1759 {
1760         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1761                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1764
1765 /**
1766  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1767  * @size: allocation size
1768  *
1769  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1770  * without leaking data.
1771  */
1772 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1773 {
1774         struct vm_struct *area;
1775         void *ret;
1776
1777         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1778                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1779                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1780                              __builtin_return_address(0));
1781         if (ret) {
1782                 area = find_vm_area(ret);
1783                 area->flags |= VM_USERMAP;
1784         }
1785         return ret;
1786 }
1787 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1788
1789 /**
1790  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1791  *      @size:          allocation size
1792  *      @node:          numa node
1793  *
1794  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1795  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1796  *
1797  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1798  *      use __vmalloc() instead.
1799  */
1800 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1801 {
1802         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1803                                         node, __builtin_return_address(0));
1804 }
1805 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1806
1807 /**
1808  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1809  * @size:       allocation size
1810  * @node:       numa node
1811  *
1812  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1813  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1814  * The memory allocated is set to zero.
1815  *
1816  * For tight control over page level allocator and protection flags
1817  * use __vmalloc_node() instead.
1818  */
1819 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1820 {
1821         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1822                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1823 }
1824 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1825
1826 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1827 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1828 #endif
1829
1830 /**
1831  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1832  *      @size:          allocation size
1833  *
1834  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1835  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1836  *      executable kernel virtual space.
1837  *
1838  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1839  *      use __vmalloc() instead.
1840  */
1841
1842 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1843 {
1844         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1845                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1846 }
1847
1848 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1849 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1850 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1851 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1852 #else
1853 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1854 #endif
1855
1856 /**
1857  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1858  *      @size:          allocation size
1859  *
1860  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1861  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1862  */
1863 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1864 {
1865         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1866                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1867 }
1868 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1869
1870 /**
1871  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1872  *      @size:          allocation size
1873  *
1874  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1875  * mapped to userspace without leaking data.
1876  */
1877 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1878 {
1879         struct vm_struct *area;
1880         void *ret;
1881
1882         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1883                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1884         if (ret) {
1885                 area = find_vm_area(ret);
1886                 area->flags |= VM_USERMAP;
1887         }
1888         return ret;
1889 }
1890 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1891
1892 /*
1893  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1894  * If the page is not present, fill zero.
1895  */
1896
1897 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1898 {
1899         struct page *p;
1900         int copied = 0;
1901
1902         while (count) {
1903                 unsigned long offset, length;
1904
1905                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1906                 length = PAGE_SIZE - offset;
1907                 if (length > count)
1908                         length = count;
1909                 p = vmalloc_to_page(addr);
1910                 /*
1911                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1912                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1913                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1914                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1915                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1916                  */
1917                 if (p) {
1918                         /*
1919                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1920                          * function description)
1921                          */
1922                         void *map = kmap_atomic(p);
1923                         memcpy(buf, map + offset, length);
1924                         kunmap_atomic(map);
1925                 } else
1926                         memset(buf, 0, length);
1927
1928                 addr += length;
1929                 buf += length;
1930                 copied += length;
1931                 count -= length;
1932         }
1933         return copied;
1934 }
1935
1936 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1937 {
1938         struct page *p;
1939         int copied = 0;
1940
1941         while (count) {
1942                 unsigned long offset, length;
1943
1944                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1945                 length = PAGE_SIZE - offset;
1946                 if (length > count)
1947                         length = count;
1948                 p = vmalloc_to_page(addr);
1949                 /*
1950                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1951                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1952                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1953                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1954                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1955                  */
1956                 if (p) {
1957                         /*
1958                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1959                          * function description)
1960                          */
1961                         void *map = kmap_atomic(p);
1962                         memcpy(map + offset, buf, length);
1963                         kunmap_atomic(map);
1964                 }
1965                 addr += length;
1966                 buf += length;
1967                 copied += length;
1968                 count -= length;
1969         }
1970         return copied;
1971 }
1972
1973 /**
1974  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1975  *      @buf:           buffer for reading data
1976  *      @addr:          vm address.
1977  *      @count:         number of bytes to be read.
1978  *
1979  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1980  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1981  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1982  *
1983  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1984  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1985  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1986  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1987  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1988  *
1989  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1990  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1991  *
1992  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1993  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1994  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1995  *      any informaion, as /dev/kmem.
1996  *
1997  */
1998
1999 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2000 {
2001         struct vmap_area *va;
2002         struct vm_struct *vm;
2003         char *vaddr, *buf_start = buf;
2004         unsigned long buflen = count;
2005         unsigned long n;
2006
2007         /* Don't allow overflow */
2008         if ((unsigned long) addr + count < count)
2009                 count = -(unsigned long) addr;
2010
2011         spin_lock(&vmap_area_lock);
2012         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2013                 if (!count)
2014                         break;
2015
2016                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2017                         continue;
2018
2019                 vm = va->vm;
2020                 vaddr = (char *) vm->addr;
2021                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2022                         continue;
2023                 while (addr < vaddr) {
2024                         if (count == 0)
2025                                 goto finished;
2026                         *buf = '\0';
2027                         buf++;
2028                         addr++;
2029                         count--;
2030                 }
2031                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2032                 if (n > count)
2033                         n = count;
2034                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2035                         aligned_vread(buf, addr, n);
2036                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2037                         memset(buf, 0, n);
2038                 buf += n;
2039                 addr += n;
2040                 count -= n;
2041         }
2042 finished:
2043         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2044
2045         if (buf == buf_start)
2046                 return 0;
2047         /* zero-fill memory holes */
2048         if (buf != buf_start + buflen)
2049                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2050
2051         return buflen;
2052 }
2053
2054 /**
2055  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2056  *      @buf:           buffer for source data
2057  *      @addr:          vm address.
2058  *      @count:         number of bytes to be read.
2059  *
2060  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2061  *      (same number to @count).
2062  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2063  *      vmalloc area, returns 0.
2064  *
2065  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2066  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2067  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2068  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2069  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2070  *
2071  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2072  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2073  *
2074  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2075  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2076  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2077  *      any informaion, as /dev/kmem.
2078  */
2079
2080 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2081 {
2082         struct vmap_area *va;
2083         struct vm_struct *vm;
2084         char *vaddr;
2085         unsigned long n, buflen;
2086         int copied = 0;
2087
2088         /* Don't allow overflow */
2089         if ((unsigned long) addr + count < count)
2090                 count = -(unsigned long) addr;
2091         buflen = count;
2092
2093         spin_lock(&vmap_area_lock);
2094         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2095                 if (!count)
2096                         break;
2097
2098                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2099                         continue;
2100
2101                 vm = va->vm;
2102                 vaddr = (char *) vm->addr;
2103                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2104                         continue;
2105                 while (addr < vaddr) {
2106                         if (count == 0)
2107                                 goto finished;
2108                         buf++;
2109                         addr++;
2110                         count--;
2111                 }
2112                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2113                 if (n > count)
2114                         n = count;
2115                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2116                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2117                         copied++;
2118                 }
2119                 buf += n;
2120                 addr += n;
2121                 count -= n;
2122         }
2123 finished:
2124         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2125         if (!copied)
2126                 return 0;
2127         return buflen;
2128 }
2129
2130 /**
2131  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2132  *      @vma:           vma to cover
2133  *      @uaddr:         target user address to start at
2134  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2135  *      @size:          size of map area
2136  *
2137  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2138  *
2139  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2140  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2141  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2142  *      met.
2143  *
2144  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2145  */
2146 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2147                                 void *kaddr, unsigned long size)
2148 {
2149         struct vm_struct *area;
2150
2151         size = PAGE_ALIGN(size);
2152
2153         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2154                 return -EINVAL;
2155
2156         area = find_vm_area(kaddr);
2157         if (!area)
2158                 return -EINVAL;
2159
2160         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2161                 return -EINVAL;
2162
2163         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2164                 return -EINVAL;
2165
2166         do {
2167                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2168                 int ret;
2169
2170                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2171                 if (ret)
2172                         return ret;
2173
2174                 uaddr += PAGE_SIZE;
2175                 kaddr += PAGE_SIZE;
2176                 size -= PAGE_SIZE;
2177         } while (size > 0);
2178
2179         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2180
2181         return 0;
2182 }
2183 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2184
2185 /**
2186  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2187  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2188  *      @addr:          vmalloc memory
2189  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2190  *
2191  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2192  *
2193  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2194  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2195  *      that criteria isn't met.
2196  *
2197  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2198  */
2199 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2200                                                 unsigned long pgoff)
2201 {
2202         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2203                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2204                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2205 }
2206 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2207
2208 /*
2209  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2210  * have one.
2211  */
2212 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2213 {
2214 }
2215
2216
2217 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2218 {
2219         pte_t ***p = data;
2220
2221         if (p) {
2222                 *(*p) = pte;
2223                 (*p)++;
2224         }
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 /**
2229  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2230  *      @size:          size of the area
2231  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2232  *
2233  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2234  *
2235  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2236  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2237  *      are created.
2238  *
2239  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2240  *      allocated for the VM area are returned.
2241  */
2242 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2243 {
2244         struct vm_struct *area;
2245
2246         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2247                                 __builtin_return_address(0));
2248         if (area == NULL)
2249                 return NULL;
2250
2251         /*
2252          * This ensures that page tables are constructed for this region
2253          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2254          */
2255         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2256                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2257                 free_vm_area(area);
2258                 return NULL;
2259         }
2260
2261         return area;
2262 }
2263 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2264
2265 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2266 {
2267         struct vm_struct *ret;
2268         ret = remove_vm_area(area->addr);
2269         BUG_ON(ret != area);
2270         kfree(area);
2271 }
2272 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2273
2274 #ifdef CONFIG_SMP
2275 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2276 {
2277         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2278 }
2279
2280 /**
2281  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2282  * @end: target address
2283  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2284  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2285  *
2286  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2287  *          %false if no vmap_area exists
2288  *
2289  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2290  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2291  */
2292 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2293                                struct vmap_area **pnext,
2294                                struct vmap_area **pprev)
2295 {
2296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2297         struct vmap_area *va = NULL;
2298
2299         while (n) {
2300                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2301                 if (end < va->va_end)
2302                         n = n->rb_left;
2303                 else if (end > va->va_end)
2304                         n = n->rb_right;
2305                 else
2306                         break;
2307         }
2308
2309         if (!va)
2310                 return false;
2311
2312         if (va->va_end > end) {
2313                 *pnext = va;
2314                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2315         } else {
2316                 *pprev = va;
2317                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2318         }
2319         return true;
2320 }
2321
2322 /**
2323  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2324  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2325  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2326  * @align: alignment
2327  *
2328  * Returns: determined end address
2329  *
2330  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2331  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2332  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2333  *
2334  * Please note that the address returned by this function may fall
2335  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2336  * that.
2337  */
2338 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2339                                        struct vmap_area **pprev,
2340                                        unsigned long align)
2341 {
2342         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2343         unsigned long addr;
2344
2345         if (*pnext)
2346                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2347         else
2348                 addr = vmalloc_end;
2349
2350         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2351                 *pnext = *pprev;
2352                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2353         }
2354
2355         return addr;
2356 }
2357
2358 /**
2359  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2360  * @offsets: array containing offset of each area
2361  * @sizes: array containing size of each area
2362  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2363  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2364  *
2365  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2366  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2367  *
2368  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2369  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2370  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2371  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2372  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2373  * areas are allocated from top.
2374  *
2375  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2376  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2377  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2378  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2379  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2380  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2381  */
2382 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2383                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2384                                      size_t align)
2385 {
2386         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2387         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2388         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2389         struct vm_struct **vms;
2390         int area, area2, last_area, term_area;
2391         unsigned long base, start, end, last_end;
2392         bool purged = false;
2393
2394         /* verify parameters and allocate data structures */
2395         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2396         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2397                 start = offsets[area];
2398                 end = start + sizes[area];
2399
2400                 /* is everything aligned properly? */
2401                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2402                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2403
2404                 /* detect the area with the highest address */
2405                 if (start > offsets[last_area])
2406                         last_area = area;
2407
2408                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2409                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2410                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2411
2412                         if (area2 == area)
2413                                 continue;
2414
2415                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2416                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2417                 }
2418         }
2419         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2420
2421         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2422                 WARN_ON(true);
2423                 return NULL;
2424         }
2425
2426         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2427         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2428         if (!vas || !vms)
2429                 goto err_free2;
2430
2431         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2432                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2433                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2434                 if (!vas[area] || !vms[area])
2435                         goto err_free;
2436         }
2437 retry:
2438         spin_lock(&vmap_area_lock);
2439
2440         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2441         area = term_area = last_area;
2442         start = offsets[area];
2443         end = start + sizes[area];
2444
2445         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2446                 base = vmalloc_end - last_end;
2447                 goto found;
2448         }
2449         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2450
2451         while (true) {
2452                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2453                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2454
2455                 /*
2456                  * base might have underflowed, add last_end before
2457                  * comparing.
2458                  */
2459                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2460                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2461                         if (!purged) {
2462                                 purge_vmap_area_lazy();
2463                                 purged = true;
2464                                 goto retry;
2465                         }
2466                         goto err_free;
2467                 }
2468
2469                 /*
2470                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2471                  * right below next and then recheck.
2472                  */
2473                 if (next && next->va_start < base + end) {
2474                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2475                         term_area = area;
2476                         continue;
2477                 }
2478
2479                 /*
2480                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2481                  * base so that it's right below new next and then
2482                  * recheck.
2483                  */
2484                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2485                         next = prev;
2486                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2487                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2488                         term_area = area;
2489                         continue;
2490                 }
2491
2492                 /*
2493                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2494                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2495                  */
2496                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2497                 if (area == term_area)
2498                         break;
2499                 start = offsets[area];
2500                 end = start + sizes[area];
2501                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2502         }
2503 found:
2504         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2505         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2506                 struct vmap_area *va = vas[area];
2507
2508                 va->va_start = base + offsets[area];
2509                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2510                 __insert_vmap_area(va);
2511         }
2512
2513         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2514
2515         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2516
2517         /* insert all vm's */
2518         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2519                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2520                                  pcpu_get_vm_areas);
2521
2522         kfree(vas);
2523         return vms;
2524
2525 err_free:
2526         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2527                 kfree(vas[area]);
2528                 kfree(vms[area]);
2529         }
2530 err_free2:
2531         kfree(vas);
2532         kfree(vms);
2533         return NULL;
2534 }
2535
2536 /**
2537  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2538  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2539  * @nr_vms: the number of allocated areas
2540  *
2541  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2542  */
2543 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2544 {
2545         int i;
2546
2547         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2548                 free_vm_area(vms[i]);
2549         kfree(vms);
2550 }
2551 #endif  /* CONFIG_SMP */
2552
2553 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2554 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2555         __acquires(&vmap_area_lock)
2556 {
2557         loff_t n = *pos;
2558         struct vmap_area *va;
2559
2560         spin_lock(&vmap_area_lock);
2561         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2562         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2563                 n--;
2564                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2565         }
2566         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2567                 return va;
2568
2569         return NULL;
2570
2571 }
2572
2573 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2574 {
2575         struct vmap_area *va = p, *next;
2576
2577         ++*pos;
2578         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2579         if (&next->list != &vmap_area_list)
2580                 return next;
2581
2582         return NULL;
2583 }
2584
2585 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2586         __releases(&vmap_area_lock)
2587 {
2588         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2589 }
2590
2591 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2592 {
2593         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2594                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2595
2596                 if (!counters)
2597                         return;
2598
2599                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2600                         return;
2601                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2602                 smp_rmb();
2603
2604                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2605
2606                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2607                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2608
2609                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2610                         if (counters[nr])
2611                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2612         }
2613 }
2614
2615 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2616 {
2617         struct vmap_area *va = p;
2618         struct vm_struct *v;
2619
2620         /*
2621          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2622          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2623          */
2624         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2625                 return 0;
2626
2627         v = va->vm;
2628
2629         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2630                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2631
2632         if (v->caller)
2633                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2634
2635         if (v->nr_pages)
2636                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2637
2638         if (v->phys_addr)
2639                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2640
2641         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2642                 seq_puts(m, " ioremap");
2643
2644         if (v->flags & VM_ALLOC)
2645                 seq_puts(m, " vmalloc");
2646
2647         if (v->flags & VM_MAP)
2648                 seq_puts(m, " vmap");
2649
2650         if (v->flags & VM_USERMAP)
2651                 seq_puts(m, " user");
2652
2653         if (v->flags & VM_VPAGES)
2654                 seq_puts(m, " vpages");
2655
2656         show_numa_info(m, v);
2657         seq_putc(m, '\n');
2658         return 0;
2659 }
2660
2661 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2662         .start = s_start,
2663         .next = s_next,
2664         .stop = s_stop,
2665         .show = s_show,
2666 };
2667
2668 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2669 {
2670         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2671                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2672                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2673         else
2674                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2675 }
2676
2677 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2678         .open           = vmalloc_open,
2679         .read           = seq_read,
2680         .llseek         = seq_lseek,
2681         .release        = seq_release_private,
2682 };
2683
2684 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2685 {
2686         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2687         return 0;
2688 }
2689 module_init(proc_vmalloc_init);
2690
2691 #endif
2692