cfg80211: handle failed skb allocation
[cascardo/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 #include "internal.h"
39
40 struct vfree_deferred {
41         struct llist_head list;
42         struct work_struct wq;
43 };
44 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
45
46 static void __vunmap(const void *, int);
47
48 static void free_work(struct work_struct *w)
49 {
50         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
51         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
52         while (llnode) {
53                 void *p = llnode;
54                 llnode = llist_next(llnode);
55                 __vunmap(p, 1);
56         }
57 }
58
59 /*** Page table manipulation functions ***/
60
61 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pte_t *pte;
64
65         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
66         do {
67                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
68                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
69         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
70 }
71
72 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pmd_t *pmd;
75         unsigned long next;
76
77         pmd = pmd_offset(pud, addr);
78         do {
79                 next = pmd_addr_end(addr, end);
80                 if (pmd_clear_huge(pmd))
81                         continue;
82                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
83                         continue;
84                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
85         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
86 }
87
88 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
89 {
90         pud_t *pud;
91         unsigned long next;
92
93         pud = pud_offset(pgd, addr);
94         do {
95                 next = pud_addr_end(addr, end);
96                 if (pud_clear_huge(pud))
97                         continue;
98                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
99                         continue;
100                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
101         } while (pud++, addr = next, addr != end);
102 }
103
104 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
105 {
106         pgd_t *pgd;
107         unsigned long next;
108
109         BUG_ON(addr >= end);
110         pgd = pgd_offset_k(addr);
111         do {
112                 next = pgd_addr_end(addr, end);
113                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
114                         continue;
115                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
116         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
117 }
118
119 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
120                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
121 {
122         pte_t *pte;
123
124         /*
125          * nr is a running index into the array which helps higher level
126          * callers keep track of where we're up to.
127          */
128
129         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
130         if (!pte)
131                 return -ENOMEM;
132         do {
133                 struct page *page = pages[*nr];
134
135                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
136                         return -EBUSY;
137                 if (WARN_ON(!page))
138                         return -ENOMEM;
139                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
140                 (*nr)++;
141         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
142         return 0;
143 }
144
145 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
146                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
147 {
148         pmd_t *pmd;
149         unsigned long next;
150
151         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
152         if (!pmd)
153                 return -ENOMEM;
154         do {
155                 next = pmd_addr_end(addr, end);
156                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
157                         return -ENOMEM;
158         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
159         return 0;
160 }
161
162 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
163                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
164 {
165         pud_t *pud;
166         unsigned long next;
167
168         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
169         if (!pud)
170                 return -ENOMEM;
171         do {
172                 next = pud_addr_end(addr, end);
173                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
174                         return -ENOMEM;
175         } while (pud++, addr = next, addr != end);
176         return 0;
177 }
178
179 /*
180  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
181  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
182  *
183  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
184  */
185 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
186                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
187 {
188         pgd_t *pgd;
189         unsigned long next;
190         unsigned long addr = start;
191         int err = 0;
192         int nr = 0;
193
194         BUG_ON(addr >= end);
195         pgd = pgd_offset_k(addr);
196         do {
197                 next = pgd_addr_end(addr, end);
198                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
199                 if (err)
200                         return err;
201         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
202
203         return nr;
204 }
205
206 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
207                            pgprot_t prot, struct page **pages)
208 {
209         int ret;
210
211         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
212         flush_cache_vmap(start, end);
213         return ret;
214 }
215
216 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
217 {
218         /*
219          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
220          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
221          * just put it in the vmalloc space.
222          */
223 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
224         unsigned long addr = (unsigned long)x;
225         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
226                 return 1;
227 #endif
228         return is_vmalloc_addr(x);
229 }
230
231 /*
232  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
233  */
234 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
235 {
236         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
237         struct page *page = NULL;
238         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
239
240         /*
241          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
242          * architectures that do not vmalloc module space
243          */
244         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
245
246         if (!pgd_none(*pgd)) {
247                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
248                 if (!pud_none(*pud)) {
249                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
250                         if (!pmd_none(*pmd)) {
251                                 pte_t *ptep, pte;
252
253                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
254                                 pte = *ptep;
255                                 if (pte_present(pte))
256                                         page = pte_page(pte);
257                                 pte_unmap(ptep);
258                         }
259                 }
260         }
261         return page;
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
264
265 /*
266  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
267  */
268 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
269 {
270         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
271 }
272 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
273
274
275 /*** Global kva allocator ***/
276
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 LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
283 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
284
285 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
286 static struct rb_node *free_vmap_cache;
287 static unsigned long cached_hole_size;
288 static unsigned long cached_vstart;
289 static unsigned long cached_align;
290
291 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
292
293 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
294 {
295         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
296
297         while (n) {
298                 struct vmap_area *va;
299
300                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
301                 if (addr < va->va_start)
302                         n = n->rb_left;
303                 else if (addr >= va->va_end)
304                         n = n->rb_right;
305                 else
306                         return va;
307         }
308
309         return NULL;
310 }
311
312 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
313 {
314         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
315         struct rb_node *parent = NULL;
316         struct rb_node *tmp;
317
318         while (*p) {
319                 struct vmap_area *tmp_va;
320
321                 parent = *p;
322                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
323                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
324                         p = &(*p)->rb_left;
325                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
326                         p = &(*p)->rb_right;
327                 else
328                         BUG();
329         }
330
331         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
332         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
333
334         /* address-sort this list */
335         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
336         if (tmp) {
337                 struct vmap_area *prev;
338                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
339                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
340         } else
341                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
342 }
343
344 static void purge_vmap_area_lazy(void);
345
346 /*
347  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
348  * vstart and vend.
349  */
350 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
351                                 unsigned long align,
352                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
353                                 int node, gfp_t gfp_mask)
354 {
355         struct vmap_area *va;
356         struct rb_node *n;
357         unsigned long addr;
358         int purged = 0;
359         struct vmap_area *first;
360
361         BUG_ON(!size);
362         BUG_ON(offset_in_page(size));
363         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
364
365         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
366                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
367         if (unlikely(!va))
368                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
369
370         /*
371          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
372          * to avoid false negatives.
373          */
374         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
375
376 retry:
377         spin_lock(&vmap_area_lock);
378         /*
379          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
380          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
381          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
382          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
383          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
384          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
385          * without updating cached_hole_size or cached_align.
386          */
387         if (!free_vmap_cache ||
388                         size < cached_hole_size ||
389                         vstart < cached_vstart ||
390                         align < cached_align) {
391 nocache:
392                 cached_hole_size = 0;
393                 free_vmap_cache = NULL;
394         }
395         /* record if we encounter less permissive parameters */
396         cached_vstart = vstart;
397         cached_align = align;
398
399         /* find starting point for our search */
400         if (free_vmap_cache) {
401                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
402                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
403                 if (addr < vstart)
404                         goto nocache;
405                 if (addr + size < addr)
406                         goto overflow;
407
408         } else {
409                 addr = ALIGN(vstart, align);
410                 if (addr + size < addr)
411                         goto overflow;
412
413                 n = vmap_area_root.rb_node;
414                 first = NULL;
415
416                 while (n) {
417                         struct vmap_area *tmp;
418                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
419                         if (tmp->va_end >= addr) {
420                                 first = tmp;
421                                 if (tmp->va_start <= addr)
422                                         break;
423                                 n = n->rb_left;
424                         } else
425                                 n = n->rb_right;
426                 }
427
428                 if (!first)
429                         goto found;
430         }
431
432         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
433         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
434                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
435                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
436                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
437                 if (addr + size < addr)
438                         goto overflow;
439
440                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
441                         goto found;
442
443                 first = list_next_entry(first, 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(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
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: use vmalloc=<size> to increase size\n",
472                         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 pagealloc
534          * debugging is enabled.  This catches use after free bugs similarly to
535          * those in linear kernel virtual address space after a page has been
536          * freed.
537          *
538          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to minimise
539          * intrusiveness of this debugging feature.
540          *
541          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address debugging
542          * doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot faster).
543          */
544         if (debug_pagealloc_enabled()) {
545                 vunmap_page_range(start, end);
546                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
547         }
548 }
549
550 /*
551  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
552  * before attempting to purge with a TLB flush.
553  *
554  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
555  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
556  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
557  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
558  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
559  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
560  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
561  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
562  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
563  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
564  * becomes a problem on bigger systems.
565  */
566 static unsigned long lazy_max_pages(void)
567 {
568         unsigned int log;
569
570         log = fls(num_online_cpus());
571
572         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
573 }
574
575 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
576
577 /* for per-CPU blocks */
578 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
579
580 /*
581  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
582  * immediately freed.
583  */
584 void set_iounmap_nonlazy(void)
585 {
586         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
587 }
588
589 /*
590  * Purges all lazily-freed vmap areas.
591  *
592  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
593  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
594  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
595  * their own TLB flushing).
596  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
597  *              *end = max(*end, highest purged address)
598  */
599 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
600                                         int sync, int force_flush)
601 {
602         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
603         struct llist_node *valist;
604         struct vmap_area *va;
605         struct vmap_area *n_va;
606         int nr = 0;
607
608         /*
609          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
610          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
611          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
612          */
613         if (!sync && !force_flush) {
614                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
615                         return;
616         } else
617                 spin_lock(&purge_lock);
618
619         if (sync)
620                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
621
622         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
623         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
624                 if (va->va_start < *start)
625                         *start = va->va_start;
626                 if (va->va_end > *end)
627                         *end = va->va_end;
628                 nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
629         }
630
631         if (nr)
632                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
633
634         if (nr || force_flush)
635                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
636
637         if (nr) {
638                 spin_lock(&vmap_area_lock);
639                 llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list)
640                         __free_vmap_area(va);
641                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
642         }
643         spin_unlock(&purge_lock);
644 }
645
646 /*
647  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
648  * is already purging.
649  */
650 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
651 {
652         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
653
654         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
655 }
656
657 /*
658  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
659  */
660 static void purge_vmap_area_lazy(void)
661 {
662         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
663
664         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
665 }
666
667 /*
668  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
669  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
670  * previously.
671  */
672 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
673 {
674         int nr_lazy;
675
676         nr_lazy = atomic_add_return((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT,
677                                     &vmap_lazy_nr);
678
679         /* After this point, we may free va at any time */
680         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
681
682         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
683                 try_purge_vmap_area_lazy();
684 }
685
686 /*
687  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
688  * called for the correct range previously.
689  */
690 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
691 {
692         unmap_vmap_area(va);
693         free_vmap_area_noflush(va);
694 }
695
696 /*
697  * Free and unmap a vmap area
698  */
699 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
700 {
701         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
702         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
703 }
704
705 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         spin_lock(&vmap_area_lock);
710         va = __find_vmap_area(addr);
711         spin_unlock(&vmap_area_lock);
712
713         return va;
714 }
715
716 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
717 {
718         struct vmap_area *va;
719
720         va = find_vmap_area(addr);
721         BUG_ON(!va);
722         free_unmap_vmap_area(va);
723 }
724
725
726 /*** Per cpu kva allocator ***/
727
728 /*
729  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
730  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
731  */
732 /*
733  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
734  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
735  * instead (we just need a rough idea)
736  */
737 #if BITS_PER_LONG == 32
738 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
739 #else
740 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
741 #endif
742
743 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
744 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
745 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
746 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
747 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
748 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
749 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
750                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
751                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
752                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
753
754 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
755
756 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
757
758 struct vmap_block_queue {
759         spinlock_t lock;
760         struct list_head free;
761 };
762
763 struct vmap_block {
764         spinlock_t lock;
765         struct vmap_area *va;
766         unsigned long free, dirty;
767         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
768         struct list_head free_list;
769         struct rcu_head rcu_head;
770         struct list_head purge;
771 };
772
773 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
774 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
775
776 /*
777  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
778  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
779  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
780  */
781 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
782 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
783
784 /*
785  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
786  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
787  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
788  * big problem.
789  */
790
791 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
792 {
793         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
794         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
795         return addr;
796 }
797
798 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
799 {
800         unsigned long addr;
801
802         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
803         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
804         return (void *)addr;
805 }
806
807 /**
808  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
809  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
810  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
811  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
812  *
813  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
814  */
815 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
816 {
817         struct vmap_block_queue *vbq;
818         struct vmap_block *vb;
819         struct vmap_area *va;
820         unsigned long vb_idx;
821         int node, err;
822         void *vaddr;
823
824         node = numa_node_id();
825
826         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
827                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
828         if (unlikely(!vb))
829                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
830
831         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
832                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
833                                         node, gfp_mask);
834         if (IS_ERR(va)) {
835                 kfree(vb);
836                 return ERR_CAST(va);
837         }
838
839         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
840         if (unlikely(err)) {
841                 kfree(vb);
842                 free_vmap_area(va);
843                 return ERR_PTR(err);
844         }
845
846         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
847         spin_lock_init(&vb->lock);
848         vb->va = va;
849         /* At least something should be left free */
850         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
851         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
852         vb->dirty = 0;
853         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
854         vb->dirty_max = 0;
855         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
856
857         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
858         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
859         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
860         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
861         BUG_ON(err);
862         radix_tree_preload_end();
863
864         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
865         spin_lock(&vbq->lock);
866         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
867         spin_unlock(&vbq->lock);
868         put_cpu_var(vmap_block_queue);
869
870         return vaddr;
871 }
872
873 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
874 {
875         struct vmap_block *tmp;
876         unsigned long vb_idx;
877
878         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
879         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
880         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
881         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
882         BUG_ON(tmp != vb);
883
884         free_vmap_area_noflush(vb->va);
885         kfree_rcu(vb, rcu_head);
886 }
887
888 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
889 {
890         LIST_HEAD(purge);
891         struct vmap_block *vb;
892         struct vmap_block *n_vb;
893         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
894
895         rcu_read_lock();
896         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
897
898                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
899                         continue;
900
901                 spin_lock(&vb->lock);
902                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
903                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
904                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
905                         vb->dirty_min = 0;
906                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
907                         spin_lock(&vbq->lock);
908                         list_del_rcu(&vb->free_list);
909                         spin_unlock(&vbq->lock);
910                         spin_unlock(&vb->lock);
911                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
912                 } else
913                         spin_unlock(&vb->lock);
914         }
915         rcu_read_unlock();
916
917         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
918                 list_del(&vb->purge);
919                 free_vmap_block(vb);
920         }
921 }
922
923 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
924 {
925         int cpu;
926
927         for_each_possible_cpu(cpu)
928                 purge_fragmented_blocks(cpu);
929 }
930
931 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
932 {
933         struct vmap_block_queue *vbq;
934         struct vmap_block *vb;
935         void *vaddr = NULL;
936         unsigned int order;
937
938         BUG_ON(offset_in_page(size));
939         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
940         if (WARN_ON(size == 0)) {
941                 /*
942                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
943                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
944                  * early.
945                  */
946                 return NULL;
947         }
948         order = get_order(size);
949
950         rcu_read_lock();
951         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
952         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
953                 unsigned long pages_off;
954
955                 spin_lock(&vb->lock);
956                 if (vb->free < (1UL << order)) {
957                         spin_unlock(&vb->lock);
958                         continue;
959                 }
960
961                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
962                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
963                 vb->free -= 1UL << order;
964                 if (vb->free == 0) {
965                         spin_lock(&vbq->lock);
966                         list_del_rcu(&vb->free_list);
967                         spin_unlock(&vbq->lock);
968                 }
969
970                 spin_unlock(&vb->lock);
971                 break;
972         }
973
974         put_cpu_var(vmap_block_queue);
975         rcu_read_unlock();
976
977         /* Allocate new block if nothing was found */
978         if (!vaddr)
979                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
980
981         return vaddr;
982 }
983
984 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
985 {
986         unsigned long offset;
987         unsigned long vb_idx;
988         unsigned int order;
989         struct vmap_block *vb;
990
991         BUG_ON(offset_in_page(size));
992         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
993
994         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
995
996         order = get_order(size);
997
998         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
999         offset >>= PAGE_SHIFT;
1000
1001         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1002         rcu_read_lock();
1003         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1004         rcu_read_unlock();
1005         BUG_ON(!vb);
1006
1007         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1008
1009         spin_lock(&vb->lock);
1010
1011         /* Expand dirty range */
1012         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1013         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1014
1015         vb->dirty += 1UL << order;
1016         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1017                 BUG_ON(vb->free);
1018                 spin_unlock(&vb->lock);
1019                 free_vmap_block(vb);
1020         } else
1021                 spin_unlock(&vb->lock);
1022 }
1023
1024 /**
1025  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1026  *
1027  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1028  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1029  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1030  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1031  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1032  *
1033  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1034  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1035  * from the vmap layer.
1036  */
1037 void vm_unmap_aliases(void)
1038 {
1039         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1040         int cpu;
1041         int flush = 0;
1042
1043         if (unlikely(!vmap_initialized))
1044                 return;
1045
1046         for_each_possible_cpu(cpu) {
1047                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1048                 struct vmap_block *vb;
1049
1050                 rcu_read_lock();
1051                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1052                         spin_lock(&vb->lock);
1053                         if (vb->dirty) {
1054                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1055                                 unsigned long s, e;
1056
1057                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1058                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1059
1060                                 start = min(s, start);
1061                                 end   = max(e, end);
1062
1063                                 flush = 1;
1064                         }
1065                         spin_unlock(&vb->lock);
1066                 }
1067                 rcu_read_unlock();
1068         }
1069
1070         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1073
1074 /**
1075  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1076  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1077  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1078  */
1079 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1080 {
1081         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1082         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1083
1084         BUG_ON(!addr);
1085         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1086         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1087         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1088
1089         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1090         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1091
1092         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1093                 vb_free(mem, size);
1094         else
1095                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1096 }
1097 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1098
1099 /**
1100  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1101  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1102  * @count: number of pages
1103  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1104  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1105  *
1106  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1107  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1108  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1109  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1110  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1111  *
1112  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1113  */
1114 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1115 {
1116         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1117         unsigned long addr;
1118         void *mem;
1119
1120         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1121                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1122                 if (IS_ERR(mem))
1123                         return NULL;
1124                 addr = (unsigned long)mem;
1125         } else {
1126                 struct vmap_area *va;
1127                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1128                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1129                 if (IS_ERR(va))
1130                         return NULL;
1131
1132                 addr = va->va_start;
1133                 mem = (void *)addr;
1134         }
1135         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1136                 vm_unmap_ram(mem, count);
1137                 return NULL;
1138         }
1139         return mem;
1140 }
1141 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1142
1143 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1144 /**
1145  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1146  * @vm: vm_struct to add
1147  *
1148  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1149  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1150  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1151  *
1152  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1153  */
1154 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1155 {
1156         struct vm_struct *tmp, **p;
1157
1158         BUG_ON(vmap_initialized);
1159         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1160                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1161                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1162                         break;
1163                 } else
1164                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1165         }
1166         vm->next = *p;
1167         *p = vm;
1168 }
1169
1170 /**
1171  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1172  * @vm: vm_struct to register
1173  * @align: requested alignment
1174  *
1175  * This function is used to register kernel vm area before
1176  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1177  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1178  * vm->addr contains the allocated address.
1179  *
1180  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1181  */
1182 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1183 {
1184         static size_t vm_init_off __initdata;
1185         unsigned long addr;
1186
1187         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1188         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1189
1190         vm->addr = (void *)addr;
1191
1192         vm_area_add_early(vm);
1193 }
1194
1195 void __init vmalloc_init(void)
1196 {
1197         struct vmap_area *va;
1198         struct vm_struct *tmp;
1199         int i;
1200
1201         for_each_possible_cpu(i) {
1202                 struct vmap_block_queue *vbq;
1203                 struct vfree_deferred *p;
1204
1205                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1206                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1207                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1208                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1209                 init_llist_head(&p->list);
1210                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1211         }
1212
1213         /* Import existing vmlist entries. */
1214         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1215                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1216                 va->flags = VM_VM_AREA;
1217                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1218                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1219                 va->vm = tmp;
1220                 __insert_vmap_area(va);
1221         }
1222
1223         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1224
1225         vmap_initialized = true;
1226 }
1227
1228 /**
1229  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1230  * @addr: start of the VM area to map
1231  * @size: size of the VM area to map
1232  * @prot: page protection flags to use
1233  * @pages: pages to map
1234  *
1235  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1236  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1237  * friends.
1238  *
1239  * NOTE:
1240  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1241  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1242  * before calling this function.
1243  *
1244  * RETURNS:
1245  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1246  */
1247 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1248                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1249 {
1250         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1251 }
1252
1253 /**
1254  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1255  * @addr: start of the VM area to unmap
1256  * @size: size of the VM area to unmap
1257  *
1258  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1259  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1260  * friends.
1261  *
1262  * NOTE:
1263  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1264  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1265  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1266  */
1267 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1268 {
1269         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1270 }
1271 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1272
1273 /**
1274  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1275  * @addr: start of the VM area to unmap
1276  * @size: size of the VM area to unmap
1277  *
1278  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1279  * the unmapping and tlb after.
1280  */
1281 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1282 {
1283         unsigned long end = addr + size;
1284
1285         flush_cache_vunmap(addr, end);
1286         vunmap_page_range(addr, end);
1287         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1288 }
1289 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1290
1291 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1292 {
1293         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1294         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1295         int err;
1296
1297         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1298
1299         return err > 0 ? 0 : err;
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1302
1303 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1304                               unsigned long flags, const void *caller)
1305 {
1306         spin_lock(&vmap_area_lock);
1307         vm->flags = flags;
1308         vm->addr = (void *)va->va_start;
1309         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1310         vm->caller = caller;
1311         va->vm = vm;
1312         va->flags |= VM_VM_AREA;
1313         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1314 }
1315
1316 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1317 {
1318         /*
1319          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1320          * we should make sure that vm has proper values.
1321          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1322          */
1323         smp_wmb();
1324         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1325 }
1326
1327 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1328                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1329                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1330 {
1331         struct vmap_area *va;
1332         struct vm_struct *area;
1333
1334         BUG_ON(in_interrupt());
1335         if (flags & VM_IOREMAP)
1336                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1337                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1338
1339         size = PAGE_ALIGN(size);
1340         if (unlikely(!size))
1341                 return NULL;
1342
1343         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1344         if (unlikely(!area))
1345                 return NULL;
1346
1347         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1348                 size += PAGE_SIZE;
1349
1350         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1351         if (IS_ERR(va)) {
1352                 kfree(area);
1353                 return NULL;
1354         }
1355
1356         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1357
1358         return area;
1359 }
1360
1361 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1362                                 unsigned long start, unsigned long end)
1363 {
1364         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1365                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1366 }
1367 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1368
1369 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1370                                        unsigned long start, unsigned long end,
1371                                        const void *caller)
1372 {
1373         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1374                                   GFP_KERNEL, caller);
1375 }
1376
1377 /**
1378  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1379  *      @size:          size of the area
1380  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1381  *
1382  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1383  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1384  *      on success or %NULL on failure.
1385  */
1386 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1387 {
1388         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1389                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1390                                   __builtin_return_address(0));
1391 }
1392
1393 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1394                                 const void *caller)
1395 {
1396         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1397                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1398 }
1399
1400 /**
1401  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1402  *      @addr:          base address
1403  *
1404  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1405  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1406  *      pointer valid.
1407  */
1408 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1409 {
1410         struct vmap_area *va;
1411
1412         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1413         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1414                 return va->vm;
1415
1416         return NULL;
1417 }
1418
1419 /**
1420  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1421  *      @addr:          base address
1422  *
1423  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1424  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1425  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1426  */
1427 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1428 {
1429         struct vmap_area *va;
1430
1431         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1432         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1433                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1434
1435                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1436                 va->vm = NULL;
1437                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1438                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1439
1440                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1441                 kasan_free_shadow(vm);
1442                 free_unmap_vmap_area(va);
1443
1444                 return vm;
1445         }
1446         return NULL;
1447 }
1448
1449 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1450 {
1451         struct vm_struct *area;
1452
1453         if (!addr)
1454                 return;
1455
1456         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1457                         addr))
1458                 return;
1459
1460         area = remove_vm_area(addr);
1461         if (unlikely(!area)) {
1462                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1463                                 addr);
1464                 return;
1465         }
1466
1467         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1468         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1469
1470         if (deallocate_pages) {
1471                 int i;
1472
1473                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1474                         struct page *page = area->pages[i];
1475
1476                         BUG_ON(!page);
1477                         __free_kmem_pages(page, 0);
1478                 }
1479
1480                 kvfree(area->pages);
1481         }
1482
1483         kfree(area);
1484         return;
1485 }
1486  
1487 /**
1488  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1489  *      @addr:          memory base address
1490  *
1491  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1492  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1493  *      NULL, no operation is performed.
1494  *
1495  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1496  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1497  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1498  *
1499  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1500  */
1501 void vfree(const void *addr)
1502 {
1503         BUG_ON(in_nmi());
1504
1505         kmemleak_free(addr);
1506
1507         if (!addr)
1508                 return;
1509         if (unlikely(in_interrupt())) {
1510                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1511                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1512                         schedule_work(&p->wq);
1513         } else
1514                 __vunmap(addr, 1);
1515 }
1516 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1517
1518 /**
1519  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1520  *      @addr:          memory base address
1521  *
1522  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1523  *      which was created from the page array passed to vmap().
1524  *
1525  *      Must not be called in interrupt context.
1526  */
1527 void vunmap(const void *addr)
1528 {
1529         BUG_ON(in_interrupt());
1530         might_sleep();
1531         if (addr)
1532                 __vunmap(addr, 0);
1533 }
1534 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1535
1536 /**
1537  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1538  *      @pages:         array of page pointers
1539  *      @count:         number of pages to map
1540  *      @flags:         vm_area->flags
1541  *      @prot:          page protection for the mapping
1542  *
1543  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1544  *      space.
1545  */
1546 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1547                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1548 {
1549         struct vm_struct *area;
1550
1551         might_sleep();
1552
1553         if (count > totalram_pages)
1554                 return NULL;
1555
1556         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1557                                         __builtin_return_address(0));
1558         if (!area)
1559                 return NULL;
1560
1561         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1562                 vunmap(area->addr);
1563                 return NULL;
1564         }
1565
1566         return area->addr;
1567 }
1568 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1569
1570 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1571                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1572                             int node, const void *caller);
1573 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1574                                  pgprot_t prot, int node)
1575 {
1576         const int order = 0;
1577         struct page **pages;
1578         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1579         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1580         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1581
1582         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1583         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1584
1585         area->nr_pages = nr_pages;
1586         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1587         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1588                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1589                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1590         } else {
1591                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1592         }
1593         area->pages = pages;
1594         if (!area->pages) {
1595                 remove_vm_area(area->addr);
1596                 kfree(area);
1597                 return NULL;
1598         }
1599
1600         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1601                 struct page *page;
1602
1603                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1604                         page = alloc_kmem_pages(alloc_mask, order);
1605                 else
1606                         page = alloc_kmem_pages_node(node, alloc_mask, order);
1607
1608                 if (unlikely(!page)) {
1609                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1610                         area->nr_pages = i;
1611                         goto fail;
1612                 }
1613                 area->pages[i] = page;
1614                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1615                         cond_resched();
1616         }
1617
1618         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1619                 goto fail;
1620         return area->addr;
1621
1622 fail:
1623         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1624                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1625                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1626         vfree(area->addr);
1627         return NULL;
1628 }
1629
1630 /**
1631  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1632  *      @size:          allocation size
1633  *      @align:         desired alignment
1634  *      @start:         vm area range start
1635  *      @end:           vm area range end
1636  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1637  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1638  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1639  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1640  *      @caller:        caller's return address
1641  *
1642  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1643  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1644  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1645  */
1646 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1647                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1648                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1649                         const void *caller)
1650 {
1651         struct vm_struct *area;
1652         void *addr;
1653         unsigned long real_size = size;
1654
1655         size = PAGE_ALIGN(size);
1656         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1657                 goto fail;
1658
1659         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1660                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1661         if (!area)
1662                 goto fail;
1663
1664         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1665         if (!addr)
1666                 return NULL;
1667
1668         /*
1669          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1670          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1671          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1672          */
1673         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1674
1675         /*
1676          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1677          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1678          * the vmalloc'ed block.
1679          */
1680         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1681
1682         return addr;
1683
1684 fail:
1685         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1686                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1687                           real_size);
1688         return NULL;
1689 }
1690
1691 /**
1692  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1693  *      @size:          allocation size
1694  *      @align:         desired alignment
1695  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1696  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1697  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1698  *      @caller:        caller's return address
1699  *
1700  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1701  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1702  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1703  */
1704 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1705                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1706                             int node, const void *caller)
1707 {
1708         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1709                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1710 }
1711
1712 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1713 {
1714         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1715                                 __builtin_return_address(0));
1716 }
1717 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1718
1719 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1720                                         int node, gfp_t flags)
1721 {
1722         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1723                                         node, __builtin_return_address(0));
1724 }
1725
1726 /**
1727  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1728  *      @size:          allocation size
1729  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1730  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1731  *
1732  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1733  *      use __vmalloc() instead.
1734  */
1735 void *vmalloc(unsigned long size)
1736 {
1737         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1738                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1739 }
1740 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1741
1742 /**
1743  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1744  *      @size:  allocation size
1745  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1746  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1747  *      The memory allocated is set to zero.
1748  *
1749  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1750  *      use __vmalloc() instead.
1751  */
1752 void *vzalloc(unsigned long size)
1753 {
1754         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1755                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1756 }
1757 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1758
1759 /**
1760  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1761  * @size: allocation size
1762  *
1763  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1764  * without leaking data.
1765  */
1766 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1767 {
1768         struct vm_struct *area;
1769         void *ret;
1770
1771         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1772                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1773                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1774                              __builtin_return_address(0));
1775         if (ret) {
1776                 area = find_vm_area(ret);
1777                 area->flags |= VM_USERMAP;
1778         }
1779         return ret;
1780 }
1781 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1782
1783 /**
1784  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1785  *      @size:          allocation size
1786  *      @node:          numa node
1787  *
1788  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1789  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1790  *
1791  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1792  *      use __vmalloc() instead.
1793  */
1794 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1795 {
1796         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1797                                         node, __builtin_return_address(0));
1798 }
1799 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1800
1801 /**
1802  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1803  * @size:       allocation size
1804  * @node:       numa node
1805  *
1806  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1807  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1808  * The memory allocated is set to zero.
1809  *
1810  * For tight control over page level allocator and protection flags
1811  * use __vmalloc_node() instead.
1812  */
1813 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1814 {
1815         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1816                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1817 }
1818 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1819
1820 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1821 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1822 #endif
1823
1824 /**
1825  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1826  *      @size:          allocation size
1827  *
1828  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1829  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1830  *      executable kernel virtual space.
1831  *
1832  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1833  *      use __vmalloc() instead.
1834  */
1835
1836 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1837 {
1838         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1839                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1840 }
1841
1842 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1843 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1844 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1845 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1846 #else
1847 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1848 #endif
1849
1850 /**
1851  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1852  *      @size:          allocation size
1853  *
1854  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1855  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1856  */
1857 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1858 {
1859         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1860                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1861 }
1862 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1863
1864 /**
1865  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1866  *      @size:          allocation size
1867  *
1868  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1869  * mapped to userspace without leaking data.
1870  */
1871 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1872 {
1873         struct vm_struct *area;
1874         void *ret;
1875
1876         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1877                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1878         if (ret) {
1879                 area = find_vm_area(ret);
1880                 area->flags |= VM_USERMAP;
1881         }
1882         return ret;
1883 }
1884 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1885
1886 /*
1887  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1888  * If the page is not present, fill zero.
1889  */
1890
1891 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1892 {
1893         struct page *p;
1894         int copied = 0;
1895
1896         while (count) {
1897                 unsigned long offset, length;
1898
1899                 offset = offset_in_page(addr);
1900                 length = PAGE_SIZE - offset;
1901                 if (length > count)
1902                         length = count;
1903                 p = vmalloc_to_page(addr);
1904                 /*
1905                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1906                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1907                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1908                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1909                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1910                  */
1911                 if (p) {
1912                         /*
1913                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1914                          * function description)
1915                          */
1916                         void *map = kmap_atomic(p);
1917                         memcpy(buf, map + offset, length);
1918                         kunmap_atomic(map);
1919                 } else
1920                         memset(buf, 0, length);
1921
1922                 addr += length;
1923                 buf += length;
1924                 copied += length;
1925                 count -= length;
1926         }
1927         return copied;
1928 }
1929
1930 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1931 {
1932         struct page *p;
1933         int copied = 0;
1934
1935         while (count) {
1936                 unsigned long offset, length;
1937
1938                 offset = offset_in_page(addr);
1939                 length = PAGE_SIZE - offset;
1940                 if (length > count)
1941                         length = count;
1942                 p = vmalloc_to_page(addr);
1943                 /*
1944                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1945                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1946                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1947                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1948                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1949                  */
1950                 if (p) {
1951                         /*
1952                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1953                          * function description)
1954                          */
1955                         void *map = kmap_atomic(p);
1956                         memcpy(map + offset, buf, length);
1957                         kunmap_atomic(map);
1958                 }
1959                 addr += length;
1960                 buf += length;
1961                 copied += length;
1962                 count -= length;
1963         }
1964         return copied;
1965 }
1966
1967 /**
1968  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1969  *      @buf:           buffer for reading data
1970  *      @addr:          vm address.
1971  *      @count:         number of bytes to be read.
1972  *
1973  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1974  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1975  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1976  *
1977  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1978  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1979  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1980  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1981  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1982  *
1983  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1984  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1985  *
1986  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1987  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1988  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1989  *      any informaion, as /dev/kmem.
1990  *
1991  */
1992
1993 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1994 {
1995         struct vmap_area *va;
1996         struct vm_struct *vm;
1997         char *vaddr, *buf_start = buf;
1998         unsigned long buflen = count;
1999         unsigned long n;
2000
2001         /* Don't allow overflow */
2002         if ((unsigned long) addr + count < count)
2003                 count = -(unsigned long) addr;
2004
2005         spin_lock(&vmap_area_lock);
2006         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2007                 if (!count)
2008                         break;
2009
2010                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2011                         continue;
2012
2013                 vm = va->vm;
2014                 vaddr = (char *) vm->addr;
2015                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2016                         continue;
2017                 while (addr < vaddr) {
2018                         if (count == 0)
2019                                 goto finished;
2020                         *buf = '\0';
2021                         buf++;
2022                         addr++;
2023                         count--;
2024                 }
2025                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2026                 if (n > count)
2027                         n = count;
2028                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2029                         aligned_vread(buf, addr, n);
2030                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2031                         memset(buf, 0, n);
2032                 buf += n;
2033                 addr += n;
2034                 count -= n;
2035         }
2036 finished:
2037         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2038
2039         if (buf == buf_start)
2040                 return 0;
2041         /* zero-fill memory holes */
2042         if (buf != buf_start + buflen)
2043                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2044
2045         return buflen;
2046 }
2047
2048 /**
2049  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2050  *      @buf:           buffer for source data
2051  *      @addr:          vm address.
2052  *      @count:         number of bytes to be read.
2053  *
2054  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2055  *      (same number to @count).
2056  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2057  *      vmalloc area, returns 0.
2058  *
2059  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2060  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2061  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2062  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2063  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2064  *
2065  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2066  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2067  *
2068  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2069  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2070  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2071  *      any informaion, as /dev/kmem.
2072  */
2073
2074 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2075 {
2076         struct vmap_area *va;
2077         struct vm_struct *vm;
2078         char *vaddr;
2079         unsigned long n, buflen;
2080         int copied = 0;
2081
2082         /* Don't allow overflow */
2083         if ((unsigned long) addr + count < count)
2084                 count = -(unsigned long) addr;
2085         buflen = count;
2086
2087         spin_lock(&vmap_area_lock);
2088         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2089                 if (!count)
2090                         break;
2091
2092                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2093                         continue;
2094
2095                 vm = va->vm;
2096                 vaddr = (char *) vm->addr;
2097                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2098                         continue;
2099                 while (addr < vaddr) {
2100                         if (count == 0)
2101                                 goto finished;
2102                         buf++;
2103                         addr++;
2104                         count--;
2105                 }
2106                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2107                 if (n > count)
2108                         n = count;
2109                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2110                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2111                         copied++;
2112                 }
2113                 buf += n;
2114                 addr += n;
2115                 count -= n;
2116         }
2117 finished:
2118         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2119         if (!copied)
2120                 return 0;
2121         return buflen;
2122 }
2123
2124 /**
2125  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2126  *      @vma:           vma to cover
2127  *      @uaddr:         target user address to start at
2128  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2129  *      @size:          size of map area
2130  *
2131  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2132  *
2133  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2134  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2135  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2136  *      met.
2137  *
2138  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2139  */
2140 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2141                                 void *kaddr, unsigned long size)
2142 {
2143         struct vm_struct *area;
2144
2145         size = PAGE_ALIGN(size);
2146
2147         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2148                 return -EINVAL;
2149
2150         area = find_vm_area(kaddr);
2151         if (!area)
2152                 return -EINVAL;
2153
2154         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2155                 return -EINVAL;
2156
2157         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2158                 return -EINVAL;
2159
2160         do {
2161                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2162                 int ret;
2163
2164                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2165                 if (ret)
2166                         return ret;
2167
2168                 uaddr += PAGE_SIZE;
2169                 kaddr += PAGE_SIZE;
2170                 size -= PAGE_SIZE;
2171         } while (size > 0);
2172
2173         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2174
2175         return 0;
2176 }
2177 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2178
2179 /**
2180  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2181  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2182  *      @addr:          vmalloc memory
2183  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2184  *
2185  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2186  *
2187  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2188  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2189  *      that criteria isn't met.
2190  *
2191  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2192  */
2193 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2194                                                 unsigned long pgoff)
2195 {
2196         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2197                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2198                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2201
2202 /*
2203  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2204  * have one.
2205  */
2206 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2207 {
2208 }
2209
2210
2211 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2212 {
2213         pte_t ***p = data;
2214
2215         if (p) {
2216                 *(*p) = pte;
2217                 (*p)++;
2218         }
2219         return 0;
2220 }
2221
2222 /**
2223  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2224  *      @size:          size of the area
2225  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2226  *
2227  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2228  *
2229  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2230  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2231  *      are created.
2232  *
2233  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2234  *      allocated for the VM area are returned.
2235  */
2236 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2237 {
2238         struct vm_struct *area;
2239
2240         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2241                                 __builtin_return_address(0));
2242         if (area == NULL)
2243                 return NULL;
2244
2245         /*
2246          * This ensures that page tables are constructed for this region
2247          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2248          */
2249         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2250                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2251                 free_vm_area(area);
2252                 return NULL;
2253         }
2254
2255         return area;
2256 }
2257 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2258
2259 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2260 {
2261         struct vm_struct *ret;
2262         ret = remove_vm_area(area->addr);
2263         BUG_ON(ret != area);
2264         kfree(area);
2265 }
2266 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2267
2268 #ifdef CONFIG_SMP
2269 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2270 {
2271         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2272 }
2273
2274 /**
2275  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2276  * @end: target address
2277  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2278  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2279  *
2280  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2281  *          %false if no vmap_area exists
2282  *
2283  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2284  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2285  */
2286 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2287                                struct vmap_area **pnext,
2288                                struct vmap_area **pprev)
2289 {
2290         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2291         struct vmap_area *va = NULL;
2292
2293         while (n) {
2294                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2295                 if (end < va->va_end)
2296                         n = n->rb_left;
2297                 else if (end > va->va_end)
2298                         n = n->rb_right;
2299                 else
2300                         break;
2301         }
2302
2303         if (!va)
2304                 return false;
2305
2306         if (va->va_end > end) {
2307                 *pnext = va;
2308                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2309         } else {
2310                 *pprev = va;
2311                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2312         }
2313         return true;
2314 }
2315
2316 /**
2317  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2318  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2319  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2320  * @align: alignment
2321  *
2322  * Returns: determined end address
2323  *
2324  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2325  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2326  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2327  *
2328  * Please note that the address returned by this function may fall
2329  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2330  * that.
2331  */
2332 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2333                                        struct vmap_area **pprev,
2334                                        unsigned long align)
2335 {
2336         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2337         unsigned long addr;
2338
2339         if (*pnext)
2340                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2341         else
2342                 addr = vmalloc_end;
2343
2344         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2345                 *pnext = *pprev;
2346                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2347         }
2348
2349         return addr;
2350 }
2351
2352 /**
2353  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2354  * @offsets: array containing offset of each area
2355  * @sizes: array containing size of each area
2356  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2357  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2358  *
2359  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2360  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2361  *
2362  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2363  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2364  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2365  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2366  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2367  * areas are allocated from top.
2368  *
2369  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2370  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2371  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2372  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2373  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2374  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2375  */
2376 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2377                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2378                                      size_t align)
2379 {
2380         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2381         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2382         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2383         struct vm_struct **vms;
2384         int area, area2, last_area, term_area;
2385         unsigned long base, start, end, last_end;
2386         bool purged = false;
2387
2388         /* verify parameters and allocate data structures */
2389         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2390         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2391                 start = offsets[area];
2392                 end = start + sizes[area];
2393
2394                 /* is everything aligned properly? */
2395                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2396                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2397
2398                 /* detect the area with the highest address */
2399                 if (start > offsets[last_area])
2400                         last_area = area;
2401
2402                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2403                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2404                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2405
2406                         if (area2 == area)
2407                                 continue;
2408
2409                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2410                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2411                 }
2412         }
2413         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2414
2415         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2416                 WARN_ON(true);
2417                 return NULL;
2418         }
2419
2420         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2421         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2422         if (!vas || !vms)
2423                 goto err_free2;
2424
2425         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2426                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2427                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2428                 if (!vas[area] || !vms[area])
2429                         goto err_free;
2430         }
2431 retry:
2432         spin_lock(&vmap_area_lock);
2433
2434         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2435         area = term_area = last_area;
2436         start = offsets[area];
2437         end = start + sizes[area];
2438
2439         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2440                 base = vmalloc_end - last_end;
2441                 goto found;
2442         }
2443         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2444
2445         while (true) {
2446                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2447                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2448
2449                 /*
2450                  * base might have underflowed, add last_end before
2451                  * comparing.
2452                  */
2453                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2454                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2455                         if (!purged) {
2456                                 purge_vmap_area_lazy();
2457                                 purged = true;
2458                                 goto retry;
2459                         }
2460                         goto err_free;
2461                 }
2462
2463                 /*
2464                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2465                  * right below next and then recheck.
2466                  */
2467                 if (next && next->va_start < base + end) {
2468                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2469                         term_area = area;
2470                         continue;
2471                 }
2472
2473                 /*
2474                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2475                  * base so that it's right below new next and then
2476                  * recheck.
2477                  */
2478                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2479                         next = prev;
2480                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2481                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2482                         term_area = area;
2483                         continue;
2484                 }
2485
2486                 /*
2487                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2488                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2489                  */
2490                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2491                 if (area == term_area)
2492                         break;
2493                 start = offsets[area];
2494                 end = start + sizes[area];
2495                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2496         }
2497 found:
2498         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2499         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2500                 struct vmap_area *va = vas[area];
2501
2502                 va->va_start = base + offsets[area];
2503                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2504                 __insert_vmap_area(va);
2505         }
2506
2507         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2508
2509         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2510
2511         /* insert all vm's */
2512         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2513                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2514                                  pcpu_get_vm_areas);
2515
2516         kfree(vas);
2517         return vms;
2518
2519 err_free:
2520         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2521                 kfree(vas[area]);
2522                 kfree(vms[area]);
2523         }
2524 err_free2:
2525         kfree(vas);
2526         kfree(vms);
2527         return NULL;
2528 }
2529
2530 /**
2531  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2532  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2533  * @nr_vms: the number of allocated areas
2534  *
2535  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2536  */
2537 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2538 {
2539         int i;
2540
2541         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2542                 free_vm_area(vms[i]);
2543         kfree(vms);
2544 }
2545 #endif  /* CONFIG_SMP */
2546
2547 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2548 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2549         __acquires(&vmap_area_lock)
2550 {
2551         loff_t n = *pos;
2552         struct vmap_area *va;
2553
2554         spin_lock(&vmap_area_lock);
2555         va = list_first_entry(&vmap_area_list, typeof(*va), list);
2556         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2557                 n--;
2558                 va = list_next_entry(va, list);
2559         }
2560         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2561                 return va;
2562
2563         return NULL;
2564
2565 }
2566
2567 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2568 {
2569         struct vmap_area *va = p, *next;
2570
2571         ++*pos;
2572         next = list_next_entry(va, list);
2573         if (&next->list != &vmap_area_list)
2574                 return next;
2575
2576         return NULL;
2577 }
2578
2579 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2580         __releases(&vmap_area_lock)
2581 {
2582         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2583 }
2584
2585 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2586 {
2587         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2588                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2589
2590                 if (!counters)
2591                         return;
2592
2593                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2594                         return;
2595                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2596                 smp_rmb();
2597
2598                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2599
2600                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2601                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2602
2603                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2604                         if (counters[nr])
2605                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2606         }
2607 }
2608
2609 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2610 {
2611         struct vmap_area *va = p;
2612         struct vm_struct *v;
2613
2614         /*
2615          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2616          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2617          */
2618         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2619                 return 0;
2620
2621         v = va->vm;
2622
2623         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2624                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2625
2626         if (v->caller)
2627                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2628
2629         if (v->nr_pages)
2630                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2631
2632         if (v->phys_addr)
2633                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2634
2635         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2636                 seq_puts(m, " ioremap");
2637
2638         if (v->flags & VM_ALLOC)
2639                 seq_puts(m, " vmalloc");
2640
2641         if (v->flags & VM_MAP)
2642                 seq_puts(m, " vmap");
2643
2644         if (v->flags & VM_USERMAP)
2645                 seq_puts(m, " user");
2646
2647         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
2648                 seq_puts(m, " vpages");
2649
2650         show_numa_info(m, v);
2651         seq_putc(m, '\n');
2652         return 0;
2653 }
2654
2655 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2656         .start = s_start,
2657         .next = s_next,
2658         .stop = s_stop,
2659         .show = s_show,
2660 };
2661
2662 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2663 {
2664         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2665                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2666                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2667         else
2668                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2669 }
2670
2671 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2672         .open           = vmalloc_open,
2673         .read           = seq_read,
2674         .llseek         = seq_lseek,
2675         .release        = seq_release_private,
2676 };
2677
2678 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2679 {
2680         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2681         return 0;
2682 }
2683 module_init(proc_vmalloc_init);
2684
2685 #endif
2686