net/mlx5e: Wake On LAN support
[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_LAZY_FREE    0x01
278 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
279 #define VM_VM_AREA      0x04
280
281 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
282 /* Export for kexec only */
283 LIST_HEAD(vmap_area_list);
284 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
285
286 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
287 static struct rb_node *free_vmap_cache;
288 static unsigned long cached_hole_size;
289 static unsigned long cached_vstart;
290 static unsigned long cached_align;
291
292 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
293
294 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
295 {
296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
297
298         while (n) {
299                 struct vmap_area *va;
300
301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
302                 if (addr < va->va_start)
303                         n = n->rb_left;
304                 else if (addr >= va->va_end)
305                         n = n->rb_right;
306                 else
307                         return va;
308         }
309
310         return NULL;
311 }
312
313 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
314 {
315         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
316         struct rb_node *parent = NULL;
317         struct rb_node *tmp;
318
319         while (*p) {
320                 struct vmap_area *tmp_va;
321
322                 parent = *p;
323                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
324                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
325                         p = &(*p)->rb_left;
326                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
327                         p = &(*p)->rb_right;
328                 else
329                         BUG();
330         }
331
332         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
333         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
334
335         /* address-sort this list */
336         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
337         if (tmp) {
338                 struct vmap_area *prev;
339                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
340                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
341         } else
342                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
343 }
344
345 static void purge_vmap_area_lazy(void);
346
347 /*
348  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
349  * vstart and vend.
350  */
351 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
352                                 unsigned long align,
353                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
354                                 int node, gfp_t gfp_mask)
355 {
356         struct vmap_area *va;
357         struct rb_node *n;
358         unsigned long addr;
359         int purged = 0;
360         struct vmap_area *first;
361
362         BUG_ON(!size);
363         BUG_ON(offset_in_page(size));
364         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
365
366         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
367                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
368         if (unlikely(!va))
369                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
370
371         /*
372          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
373          * to avoid false negatives.
374          */
375         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
376
377 retry:
378         spin_lock(&vmap_area_lock);
379         /*
380          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
381          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
382          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
383          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
384          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
385          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
386          * without updating cached_hole_size or cached_align.
387          */
388         if (!free_vmap_cache ||
389                         size < cached_hole_size ||
390                         vstart < cached_vstart ||
391                         align < cached_align) {
392 nocache:
393                 cached_hole_size = 0;
394                 free_vmap_cache = NULL;
395         }
396         /* record if we encounter less permissive parameters */
397         cached_vstart = vstart;
398         cached_align = align;
399
400         /* find starting point for our search */
401         if (free_vmap_cache) {
402                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
403                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
404                 if (addr < vstart)
405                         goto nocache;
406                 if (addr + size < addr)
407                         goto overflow;
408
409         } else {
410                 addr = ALIGN(vstart, align);
411                 if (addr + size < addr)
412                         goto overflow;
413
414                 n = vmap_area_root.rb_node;
415                 first = NULL;
416
417                 while (n) {
418                         struct vmap_area *tmp;
419                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
420                         if (tmp->va_end >= addr) {
421                                 first = tmp;
422                                 if (tmp->va_start <= addr)
423                                         break;
424                                 n = n->rb_left;
425                         } else
426                                 n = n->rb_right;
427                 }
428
429                 if (!first)
430                         goto found;
431         }
432
433         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
434         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
435                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
436                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
437                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
438                 if (addr + size < addr)
439                         goto overflow;
440
441                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
442                         goto found;
443
444                 first = list_next_entry(first, list);
445         }
446
447 found:
448         if (addr + size > vend)
449                 goto overflow;
450
451         va->va_start = addr;
452         va->va_end = addr + size;
453         va->flags = 0;
454         __insert_vmap_area(va);
455         free_vmap_cache = &va->rb_node;
456         spin_unlock(&vmap_area_lock);
457
458         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
459         BUG_ON(va->va_start < vstart);
460         BUG_ON(va->va_end > vend);
461
462         return va;
463
464 overflow:
465         spin_unlock(&vmap_area_lock);
466         if (!purged) {
467                 purge_vmap_area_lazy();
468                 purged = 1;
469                 goto retry;
470         }
471         if (printk_ratelimit())
472                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
473                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
474         kfree(va);
475         return ERR_PTR(-EBUSY);
476 }
477
478 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
479 {
480         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
481
482         if (free_vmap_cache) {
483                 if (va->va_end < cached_vstart) {
484                         free_vmap_cache = NULL;
485                 } else {
486                         struct vmap_area *cache;
487                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
488                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
489                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
490                                 /*
491                                  * We don't try to update cached_hole_size or
492                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
493                                  */
494                         }
495                 }
496         }
497         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
498         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
499         list_del_rcu(&va->list);
500
501         /*
502          * Track the highest possible candidate for pcpu area
503          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
504          * here too, consider only end addresses which fall inside
505          * vmalloc area proper.
506          */
507         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
508                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
509
510         kfree_rcu(va, rcu_head);
511 }
512
513 /*
514  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
515  */
516 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
517 {
518         spin_lock(&vmap_area_lock);
519         __free_vmap_area(va);
520         spin_unlock(&vmap_area_lock);
521 }
522
523 /*
524  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
525  */
526 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
527 {
528         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
529 }
530
531 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
532 {
533         /*
534          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
535          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
536          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
537          * space after a page has been freed.
538          *
539          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
540          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
541          *
542          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
543          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
544          * faster).
545          */
546 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
547         vunmap_page_range(start, end);
548         flush_tlb_kernel_range(start, end);
549 #endif
550 }
551
552 /*
553  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
554  * before attempting to purge with a TLB flush.
555  *
556  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
557  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
558  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
559  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
560  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
561  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
562  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
563  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
564  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
565  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
566  * becomes a problem on bigger systems.
567  */
568 static unsigned long lazy_max_pages(void)
569 {
570         unsigned int log;
571
572         log = fls(num_online_cpus());
573
574         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
575 }
576
577 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
578
579 /* for per-CPU blocks */
580 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
581
582 /*
583  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
584  * immediately freed.
585  */
586 void set_iounmap_nonlazy(void)
587 {
588         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
589 }
590
591 /*
592  * Purges all lazily-freed vmap areas.
593  *
594  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
595  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
596  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
597  * their own TLB flushing).
598  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
599  *              *end = max(*end, highest purged address)
600  */
601 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
602                                         int sync, int force_flush)
603 {
604         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
605         LIST_HEAD(valist);
606         struct vmap_area *va;
607         struct vmap_area *n_va;
608         int nr = 0;
609
610         /*
611          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
612          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
613          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
614          */
615         if (!sync && !force_flush) {
616                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
617                         return;
618         } else
619                 spin_lock(&purge_lock);
620
621         if (sync)
622                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
623
624         rcu_read_lock();
625         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
626                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
627                         if (va->va_start < *start)
628                                 *start = va->va_start;
629                         if (va->va_end > *end)
630                                 *end = va->va_end;
631                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
632                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
633                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
634                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
635                 }
636         }
637         rcu_read_unlock();
638
639         if (nr)
640                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
641
642         if (nr || force_flush)
643                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
644
645         if (nr) {
646                 spin_lock(&vmap_area_lock);
647                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
648                         __free_vmap_area(va);
649                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
650         }
651         spin_unlock(&purge_lock);
652 }
653
654 /*
655  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
656  * is already purging.
657  */
658 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
659 {
660         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
661
662         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
663 }
664
665 /*
666  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
667  */
668 static void purge_vmap_area_lazy(void)
669 {
670         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
671
672         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
673 }
674
675 /*
676  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
677  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
678  * previously.
679  */
680 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
681 {
682         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
683         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
684         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
685                 try_purge_vmap_area_lazy();
686 }
687
688 /*
689  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
690  * called for the correct range previously.
691  */
692 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
693 {
694         unmap_vmap_area(va);
695         free_vmap_area_noflush(va);
696 }
697
698 /*
699  * Free and unmap a vmap area
700  */
701 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
702 {
703         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
704         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
705 }
706
707 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
708 {
709         struct vmap_area *va;
710
711         spin_lock(&vmap_area_lock);
712         va = __find_vmap_area(addr);
713         spin_unlock(&vmap_area_lock);
714
715         return va;
716 }
717
718 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
719 {
720         struct vmap_area *va;
721
722         va = find_vmap_area(addr);
723         BUG_ON(!va);
724         free_unmap_vmap_area(va);
725 }
726
727
728 /*** Per cpu kva allocator ***/
729
730 /*
731  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
732  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
733  */
734 /*
735  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
736  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
737  * instead (we just need a rough idea)
738  */
739 #if BITS_PER_LONG == 32
740 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
741 #else
742 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
743 #endif
744
745 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
746 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
747 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
748 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
749 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
750 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
751 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
752                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
753                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
754                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
755
756 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
757
758 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
759
760 struct vmap_block_queue {
761         spinlock_t lock;
762         struct list_head free;
763 };
764
765 struct vmap_block {
766         spinlock_t lock;
767         struct vmap_area *va;
768         unsigned long free, dirty;
769         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
770         struct list_head free_list;
771         struct rcu_head rcu_head;
772         struct list_head purge;
773 };
774
775 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
776 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
777
778 /*
779  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
780  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
781  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
782  */
783 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
784 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
785
786 /*
787  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
788  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
789  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
790  * big problem.
791  */
792
793 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
794 {
795         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
796         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
797         return addr;
798 }
799
800 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
801 {
802         unsigned long addr;
803
804         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
805         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
806         return (void *)addr;
807 }
808
809 /**
810  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
811  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
812  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
813  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
814  *
815  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
816  */
817 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
818 {
819         struct vmap_block_queue *vbq;
820         struct vmap_block *vb;
821         struct vmap_area *va;
822         unsigned long vb_idx;
823         int node, err;
824         void *vaddr;
825
826         node = numa_node_id();
827
828         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
829                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
830         if (unlikely(!vb))
831                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
832
833         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
834                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
835                                         node, gfp_mask);
836         if (IS_ERR(va)) {
837                 kfree(vb);
838                 return ERR_CAST(va);
839         }
840
841         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
842         if (unlikely(err)) {
843                 kfree(vb);
844                 free_vmap_area(va);
845                 return ERR_PTR(err);
846         }
847
848         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
849         spin_lock_init(&vb->lock);
850         vb->va = va;
851         /* At least something should be left free */
852         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
853         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
854         vb->dirty = 0;
855         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
856         vb->dirty_max = 0;
857         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
858
859         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
860         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
861         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
862         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
863         BUG_ON(err);
864         radix_tree_preload_end();
865
866         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
867         spin_lock(&vbq->lock);
868         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
869         spin_unlock(&vbq->lock);
870         put_cpu_var(vmap_block_queue);
871
872         return vaddr;
873 }
874
875 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
876 {
877         struct vmap_block *tmp;
878         unsigned long vb_idx;
879
880         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
881         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
882         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
883         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
884         BUG_ON(tmp != vb);
885
886         free_vmap_area_noflush(vb->va);
887         kfree_rcu(vb, rcu_head);
888 }
889
890 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
891 {
892         LIST_HEAD(purge);
893         struct vmap_block *vb;
894         struct vmap_block *n_vb;
895         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
896
897         rcu_read_lock();
898         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
899
900                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
901                         continue;
902
903                 spin_lock(&vb->lock);
904                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
905                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
906                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
907                         vb->dirty_min = 0;
908                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
909                         spin_lock(&vbq->lock);
910                         list_del_rcu(&vb->free_list);
911                         spin_unlock(&vbq->lock);
912                         spin_unlock(&vb->lock);
913                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
914                 } else
915                         spin_unlock(&vb->lock);
916         }
917         rcu_read_unlock();
918
919         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
920                 list_del(&vb->purge);
921                 free_vmap_block(vb);
922         }
923 }
924
925 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
926 {
927         int cpu;
928
929         for_each_possible_cpu(cpu)
930                 purge_fragmented_blocks(cpu);
931 }
932
933 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
934 {
935         struct vmap_block_queue *vbq;
936         struct vmap_block *vb;
937         void *vaddr = NULL;
938         unsigned int order;
939
940         BUG_ON(offset_in_page(size));
941         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
942         if (WARN_ON(size == 0)) {
943                 /*
944                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
945                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
946                  * early.
947                  */
948                 return NULL;
949         }
950         order = get_order(size);
951
952         rcu_read_lock();
953         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
954         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
955                 unsigned long pages_off;
956
957                 spin_lock(&vb->lock);
958                 if (vb->free < (1UL << order)) {
959                         spin_unlock(&vb->lock);
960                         continue;
961                 }
962
963                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
964                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
965                 vb->free -= 1UL << order;
966                 if (vb->free == 0) {
967                         spin_lock(&vbq->lock);
968                         list_del_rcu(&vb->free_list);
969                         spin_unlock(&vbq->lock);
970                 }
971
972                 spin_unlock(&vb->lock);
973                 break;
974         }
975
976         put_cpu_var(vmap_block_queue);
977         rcu_read_unlock();
978
979         /* Allocate new block if nothing was found */
980         if (!vaddr)
981                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
982
983         return vaddr;
984 }
985
986 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
987 {
988         unsigned long offset;
989         unsigned long vb_idx;
990         unsigned int order;
991         struct vmap_block *vb;
992
993         BUG_ON(offset_in_page(size));
994         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
995
996         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
997
998         order = get_order(size);
999
1000         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1001         offset >>= PAGE_SHIFT;
1002
1003         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1004         rcu_read_lock();
1005         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1006         rcu_read_unlock();
1007         BUG_ON(!vb);
1008
1009         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1010
1011         spin_lock(&vb->lock);
1012
1013         /* Expand dirty range */
1014         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1015         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1016
1017         vb->dirty += 1UL << order;
1018         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1019                 BUG_ON(vb->free);
1020                 spin_unlock(&vb->lock);
1021                 free_vmap_block(vb);
1022         } else
1023                 spin_unlock(&vb->lock);
1024 }
1025
1026 /**
1027  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1028  *
1029  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1030  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1031  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1032  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1033  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1034  *
1035  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1036  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1037  * from the vmap layer.
1038  */
1039 void vm_unmap_aliases(void)
1040 {
1041         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1042         int cpu;
1043         int flush = 0;
1044
1045         if (unlikely(!vmap_initialized))
1046                 return;
1047
1048         for_each_possible_cpu(cpu) {
1049                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1050                 struct vmap_block *vb;
1051
1052                 rcu_read_lock();
1053                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1054                         spin_lock(&vb->lock);
1055                         if (vb->dirty) {
1056                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1057                                 unsigned long s, e;
1058
1059                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1060                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1061
1062                                 start = min(s, start);
1063                                 end   = max(e, end);
1064
1065                                 flush = 1;
1066                         }
1067                         spin_unlock(&vb->lock);
1068                 }
1069                 rcu_read_unlock();
1070         }
1071
1072         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1073 }
1074 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1075
1076 /**
1077  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1078  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1079  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1080  */
1081 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1082 {
1083         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1084         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1085
1086         BUG_ON(!addr);
1087         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1088         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1089         BUG_ON(!IS_ALIGNED(addr, PAGE_SIZE));
1090
1091         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1092         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1093
1094         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1095                 vb_free(mem, size);
1096         else
1097                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1098 }
1099 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1100
1101 /**
1102  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1103  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1104  * @count: number of pages
1105  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1106  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1107  *
1108  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1109  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1110  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1111  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1112  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1113  *
1114  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1115  */
1116 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1117 {
1118         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1119         unsigned long addr;
1120         void *mem;
1121
1122         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1123                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1124                 if (IS_ERR(mem))
1125                         return NULL;
1126                 addr = (unsigned long)mem;
1127         } else {
1128                 struct vmap_area *va;
1129                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1130                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1131                 if (IS_ERR(va))
1132                         return NULL;
1133
1134                 addr = va->va_start;
1135                 mem = (void *)addr;
1136         }
1137         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1138                 vm_unmap_ram(mem, count);
1139                 return NULL;
1140         }
1141         return mem;
1142 }
1143 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1144
1145 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1146 /**
1147  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1148  * @vm: vm_struct to add
1149  *
1150  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1151  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1152  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1153  *
1154  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1155  */
1156 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1157 {
1158         struct vm_struct *tmp, **p;
1159
1160         BUG_ON(vmap_initialized);
1161         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1162                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1163                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1164                         break;
1165                 } else
1166                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1167         }
1168         vm->next = *p;
1169         *p = vm;
1170 }
1171
1172 /**
1173  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1174  * @vm: vm_struct to register
1175  * @align: requested alignment
1176  *
1177  * This function is used to register kernel vm area before
1178  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1179  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1180  * vm->addr contains the allocated address.
1181  *
1182  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1183  */
1184 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1185 {
1186         static size_t vm_init_off __initdata;
1187         unsigned long addr;
1188
1189         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1190         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1191
1192         vm->addr = (void *)addr;
1193
1194         vm_area_add_early(vm);
1195 }
1196
1197 void __init vmalloc_init(void)
1198 {
1199         struct vmap_area *va;
1200         struct vm_struct *tmp;
1201         int i;
1202
1203         for_each_possible_cpu(i) {
1204                 struct vmap_block_queue *vbq;
1205                 struct vfree_deferred *p;
1206
1207                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1208                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1209                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1210                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1211                 init_llist_head(&p->list);
1212                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1213         }
1214
1215         /* Import existing vmlist entries. */
1216         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1217                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1218                 va->flags = VM_VM_AREA;
1219                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1220                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1221                 va->vm = tmp;
1222                 __insert_vmap_area(va);
1223         }
1224
1225         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1226
1227         vmap_initialized = true;
1228 }
1229
1230 /**
1231  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1232  * @addr: start of the VM area to map
1233  * @size: size of the VM area to map
1234  * @prot: page protection flags to use
1235  * @pages: pages to map
1236  *
1237  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1238  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1239  * friends.
1240  *
1241  * NOTE:
1242  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1243  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1244  * before calling this function.
1245  *
1246  * RETURNS:
1247  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1248  */
1249 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1250                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1251 {
1252         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1253 }
1254
1255 /**
1256  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1257  * @addr: start of the VM area to unmap
1258  * @size: size of the VM area to unmap
1259  *
1260  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1261  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1262  * friends.
1263  *
1264  * NOTE:
1265  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1266  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1267  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1268  */
1269 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1270 {
1271         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1272 }
1273 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1274
1275 /**
1276  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1277  * @addr: start of the VM area to unmap
1278  * @size: size of the VM area to unmap
1279  *
1280  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1281  * the unmapping and tlb after.
1282  */
1283 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1284 {
1285         unsigned long end = addr + size;
1286
1287         flush_cache_vunmap(addr, end);
1288         vunmap_page_range(addr, end);
1289         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1292
1293 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1294 {
1295         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1296         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1297         int err;
1298
1299         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1300
1301         return err > 0 ? 0 : err;
1302 }
1303 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1304
1305 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1306                               unsigned long flags, const void *caller)
1307 {
1308         spin_lock(&vmap_area_lock);
1309         vm->flags = flags;
1310         vm->addr = (void *)va->va_start;
1311         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1312         vm->caller = caller;
1313         va->vm = vm;
1314         va->flags |= VM_VM_AREA;
1315         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1316 }
1317
1318 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1319 {
1320         /*
1321          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1322          * we should make sure that vm has proper values.
1323          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1324          */
1325         smp_wmb();
1326         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1327 }
1328
1329 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1330                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1331                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1332 {
1333         struct vmap_area *va;
1334         struct vm_struct *area;
1335
1336         BUG_ON(in_interrupt());
1337         if (flags & VM_IOREMAP)
1338                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1339                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1340
1341         size = PAGE_ALIGN(size);
1342         if (unlikely(!size))
1343                 return NULL;
1344
1345         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1346         if (unlikely(!area))
1347                 return NULL;
1348
1349         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1350                 size += PAGE_SIZE;
1351
1352         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1353         if (IS_ERR(va)) {
1354                 kfree(area);
1355                 return NULL;
1356         }
1357
1358         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1359
1360         return area;
1361 }
1362
1363 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1364                                 unsigned long start, unsigned long end)
1365 {
1366         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1367                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1368 }
1369 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1370
1371 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1372                                        unsigned long start, unsigned long end,
1373                                        const void *caller)
1374 {
1375         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1376                                   GFP_KERNEL, caller);
1377 }
1378
1379 /**
1380  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1381  *      @size:          size of the area
1382  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1383  *
1384  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1385  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1386  *      on success or %NULL on failure.
1387  */
1388 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1389 {
1390         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1391                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1392                                   __builtin_return_address(0));
1393 }
1394
1395 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1396                                 const void *caller)
1397 {
1398         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1399                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1400 }
1401
1402 /**
1403  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1404  *      @addr:          base address
1405  *
1406  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1407  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1408  *      pointer valid.
1409  */
1410 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1411 {
1412         struct vmap_area *va;
1413
1414         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1415         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1416                 return va->vm;
1417
1418         return NULL;
1419 }
1420
1421 /**
1422  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1423  *      @addr:          base address
1424  *
1425  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1426  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1427  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1428  */
1429 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1430 {
1431         struct vmap_area *va;
1432
1433         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1434         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1435                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1436
1437                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1438                 va->vm = NULL;
1439                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1440                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1441
1442                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1443                 kasan_free_shadow(vm);
1444                 free_unmap_vmap_area(va);
1445
1446                 return vm;
1447         }
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1452 {
1453         struct vm_struct *area;
1454
1455         if (!addr)
1456                 return;
1457
1458         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1459                         addr))
1460                 return;
1461
1462         area = remove_vm_area(addr);
1463         if (unlikely(!area)) {
1464                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1465                                 addr);
1466                 return;
1467         }
1468
1469         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1470         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1471
1472         if (deallocate_pages) {
1473                 int i;
1474
1475                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1476                         struct page *page = area->pages[i];
1477
1478                         BUG_ON(!page);
1479                         __free_kmem_pages(page, 0);
1480                 }
1481
1482                 kvfree(area->pages);
1483         }
1484
1485         kfree(area);
1486         return;
1487 }
1488  
1489 /**
1490  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1491  *      @addr:          memory base address
1492  *
1493  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1494  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1495  *      NULL, no operation is performed.
1496  *
1497  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1498  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1499  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1500  *
1501  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1502  */
1503 void vfree(const void *addr)
1504 {
1505         BUG_ON(in_nmi());
1506
1507         kmemleak_free(addr);
1508
1509         if (!addr)
1510                 return;
1511         if (unlikely(in_interrupt())) {
1512                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1513                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1514                         schedule_work(&p->wq);
1515         } else
1516                 __vunmap(addr, 1);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1519
1520 /**
1521  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1522  *      @addr:          memory base address
1523  *
1524  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1525  *      which was created from the page array passed to vmap().
1526  *
1527  *      Must not be called in interrupt context.
1528  */
1529 void vunmap(const void *addr)
1530 {
1531         BUG_ON(in_interrupt());
1532         might_sleep();
1533         if (addr)
1534                 __vunmap(addr, 0);
1535 }
1536 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1537
1538 /**
1539  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1540  *      @pages:         array of page pointers
1541  *      @count:         number of pages to map
1542  *      @flags:         vm_area->flags
1543  *      @prot:          page protection for the mapping
1544  *
1545  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1546  *      space.
1547  */
1548 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1549                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1550 {
1551         struct vm_struct *area;
1552
1553         might_sleep();
1554
1555         if (count > totalram_pages)
1556                 return NULL;
1557
1558         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1559                                         __builtin_return_address(0));
1560         if (!area)
1561                 return NULL;
1562
1563         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1564                 vunmap(area->addr);
1565                 return NULL;
1566         }
1567
1568         return area->addr;
1569 }
1570 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1571
1572 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1573                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1574                             int node, const void *caller);
1575 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1576                                  pgprot_t prot, int node)
1577 {
1578         const int order = 0;
1579         struct page **pages;
1580         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1581         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1582         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1583
1584         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1585         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1586
1587         area->nr_pages = nr_pages;
1588         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1589         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1590                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1591                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1592         } else {
1593                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1594         }
1595         area->pages = pages;
1596         if (!area->pages) {
1597                 remove_vm_area(area->addr);
1598                 kfree(area);
1599                 return NULL;
1600         }
1601
1602         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1603                 struct page *page;
1604
1605                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1606                         page = alloc_kmem_pages(alloc_mask, order);
1607                 else
1608                         page = alloc_kmem_pages_node(node, alloc_mask, order);
1609
1610                 if (unlikely(!page)) {
1611                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1612                         area->nr_pages = i;
1613                         goto fail;
1614                 }
1615                 area->pages[i] = page;
1616                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1617                         cond_resched();
1618         }
1619
1620         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1621                 goto fail;
1622         return area->addr;
1623
1624 fail:
1625         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1626                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1627                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1628         vfree(area->addr);
1629         return NULL;
1630 }
1631
1632 /**
1633  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1634  *      @size:          allocation size
1635  *      @align:         desired alignment
1636  *      @start:         vm area range start
1637  *      @end:           vm area range end
1638  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1639  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1640  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1641  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1642  *      @caller:        caller's return address
1643  *
1644  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1645  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1646  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1647  */
1648 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1649                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1650                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1651                         const void *caller)
1652 {
1653         struct vm_struct *area;
1654         void *addr;
1655         unsigned long real_size = size;
1656
1657         size = PAGE_ALIGN(size);
1658         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1659                 goto fail;
1660
1661         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1662                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1663         if (!area)
1664                 goto fail;
1665
1666         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1667         if (!addr)
1668                 return NULL;
1669
1670         /*
1671          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1672          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1673          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1674          */
1675         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1676
1677         /*
1678          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1679          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1680          * the vmalloc'ed block.
1681          */
1682         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1683
1684         return addr;
1685
1686 fail:
1687         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1688                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1689                           real_size);
1690         return NULL;
1691 }
1692
1693 /**
1694  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1695  *      @size:          allocation size
1696  *      @align:         desired alignment
1697  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1698  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1699  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1700  *      @caller:        caller's return address
1701  *
1702  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1703  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1704  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1705  */
1706 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1707                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1708                             int node, const void *caller)
1709 {
1710         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1711                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1712 }
1713
1714 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1715 {
1716         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1717                                 __builtin_return_address(0));
1718 }
1719 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1720
1721 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1722                                         int node, gfp_t flags)
1723 {
1724         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1725                                         node, __builtin_return_address(0));
1726 }
1727
1728 /**
1729  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1730  *      @size:          allocation size
1731  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1732  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1733  *
1734  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1735  *      use __vmalloc() instead.
1736  */
1737 void *vmalloc(unsigned long size)
1738 {
1739         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1740                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1741 }
1742 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1743
1744 /**
1745  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1746  *      @size:  allocation size
1747  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1748  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1749  *      The memory allocated is set to zero.
1750  *
1751  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1752  *      use __vmalloc() instead.
1753  */
1754 void *vzalloc(unsigned long size)
1755 {
1756         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1757                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1760
1761 /**
1762  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1763  * @size: allocation size
1764  *
1765  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1766  * without leaking data.
1767  */
1768 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1769 {
1770         struct vm_struct *area;
1771         void *ret;
1772
1773         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1774                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1775                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1776                              __builtin_return_address(0));
1777         if (ret) {
1778                 area = find_vm_area(ret);
1779                 area->flags |= VM_USERMAP;
1780         }
1781         return ret;
1782 }
1783 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1784
1785 /**
1786  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1787  *      @size:          allocation size
1788  *      @node:          numa node
1789  *
1790  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1791  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1792  *
1793  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1794  *      use __vmalloc() instead.
1795  */
1796 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1797 {
1798         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1799                                         node, __builtin_return_address(0));
1800 }
1801 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1802
1803 /**
1804  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1805  * @size:       allocation size
1806  * @node:       numa node
1807  *
1808  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1809  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1810  * The memory allocated is set to zero.
1811  *
1812  * For tight control over page level allocator and protection flags
1813  * use __vmalloc_node() instead.
1814  */
1815 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1816 {
1817         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1818                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1819 }
1820 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1821
1822 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1823 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1824 #endif
1825
1826 /**
1827  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1828  *      @size:          allocation size
1829  *
1830  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1831  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1832  *      executable kernel virtual space.
1833  *
1834  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1835  *      use __vmalloc() instead.
1836  */
1837
1838 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1839 {
1840         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1841                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1842 }
1843
1844 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1845 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1846 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1847 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1848 #else
1849 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1850 #endif
1851
1852 /**
1853  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1854  *      @size:          allocation size
1855  *
1856  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1857  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1858  */
1859 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1860 {
1861         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1862                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1863 }
1864 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1865
1866 /**
1867  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1868  *      @size:          allocation size
1869  *
1870  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1871  * mapped to userspace without leaking data.
1872  */
1873 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1874 {
1875         struct vm_struct *area;
1876         void *ret;
1877
1878         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1879                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1880         if (ret) {
1881                 area = find_vm_area(ret);
1882                 area->flags |= VM_USERMAP;
1883         }
1884         return ret;
1885 }
1886 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1887
1888 /*
1889  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1890  * If the page is not present, fill zero.
1891  */
1892
1893 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1894 {
1895         struct page *p;
1896         int copied = 0;
1897
1898         while (count) {
1899                 unsigned long offset, length;
1900
1901                 offset = offset_in_page(addr);
1902                 length = PAGE_SIZE - offset;
1903                 if (length > count)
1904                         length = count;
1905                 p = vmalloc_to_page(addr);
1906                 /*
1907                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1908                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1909                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1910                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1911                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1912                  */
1913                 if (p) {
1914                         /*
1915                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1916                          * function description)
1917                          */
1918                         void *map = kmap_atomic(p);
1919                         memcpy(buf, map + offset, length);
1920                         kunmap_atomic(map);
1921                 } else
1922                         memset(buf, 0, length);
1923
1924                 addr += length;
1925                 buf += length;
1926                 copied += length;
1927                 count -= length;
1928         }
1929         return copied;
1930 }
1931
1932 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1933 {
1934         struct page *p;
1935         int copied = 0;
1936
1937         while (count) {
1938                 unsigned long offset, length;
1939
1940                 offset = offset_in_page(addr);
1941                 length = PAGE_SIZE - offset;
1942                 if (length > count)
1943                         length = count;
1944                 p = vmalloc_to_page(addr);
1945                 /*
1946                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1947                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1948                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1949                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1950                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1951                  */
1952                 if (p) {
1953                         /*
1954                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1955                          * function description)
1956                          */
1957                         void *map = kmap_atomic(p);
1958                         memcpy(map + offset, buf, length);
1959                         kunmap_atomic(map);
1960                 }
1961                 addr += length;
1962                 buf += length;
1963                 copied += length;
1964                 count -= length;
1965         }
1966         return copied;
1967 }
1968
1969 /**
1970  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1971  *      @buf:           buffer for reading data
1972  *      @addr:          vm address.
1973  *      @count:         number of bytes to be read.
1974  *
1975  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1976  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1977  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1978  *
1979  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1980  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1981  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1982  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1983  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1984  *
1985  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1986  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1987  *
1988  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1989  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1990  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1991  *      any informaion, as /dev/kmem.
1992  *
1993  */
1994
1995 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1996 {
1997         struct vmap_area *va;
1998         struct vm_struct *vm;
1999         char *vaddr, *buf_start = buf;
2000         unsigned long buflen = count;
2001         unsigned long n;
2002
2003         /* Don't allow overflow */
2004         if ((unsigned long) addr + count < count)
2005                 count = -(unsigned long) addr;
2006
2007         spin_lock(&vmap_area_lock);
2008         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2009                 if (!count)
2010                         break;
2011
2012                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2013                         continue;
2014
2015                 vm = va->vm;
2016                 vaddr = (char *) vm->addr;
2017                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2018                         continue;
2019                 while (addr < vaddr) {
2020                         if (count == 0)
2021                                 goto finished;
2022                         *buf = '\0';
2023                         buf++;
2024                         addr++;
2025                         count--;
2026                 }
2027                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2028                 if (n > count)
2029                         n = count;
2030                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2031                         aligned_vread(buf, addr, n);
2032                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2033                         memset(buf, 0, n);
2034                 buf += n;
2035                 addr += n;
2036                 count -= n;
2037         }
2038 finished:
2039         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2040
2041         if (buf == buf_start)
2042                 return 0;
2043         /* zero-fill memory holes */
2044         if (buf != buf_start + buflen)
2045                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2046
2047         return buflen;
2048 }
2049
2050 /**
2051  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2052  *      @buf:           buffer for source data
2053  *      @addr:          vm address.
2054  *      @count:         number of bytes to be read.
2055  *
2056  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2057  *      (same number to @count).
2058  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2059  *      vmalloc area, returns 0.
2060  *
2061  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2062  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2063  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2064  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2065  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2066  *
2067  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2068  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2069  *
2070  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2071  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2072  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2073  *      any informaion, as /dev/kmem.
2074  */
2075
2076 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2077 {
2078         struct vmap_area *va;
2079         struct vm_struct *vm;
2080         char *vaddr;
2081         unsigned long n, buflen;
2082         int copied = 0;
2083
2084         /* Don't allow overflow */
2085         if ((unsigned long) addr + count < count)
2086                 count = -(unsigned long) addr;
2087         buflen = count;
2088
2089         spin_lock(&vmap_area_lock);
2090         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2091                 if (!count)
2092                         break;
2093
2094                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2095                         continue;
2096
2097                 vm = va->vm;
2098                 vaddr = (char *) vm->addr;
2099                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2100                         continue;
2101                 while (addr < vaddr) {
2102                         if (count == 0)
2103                                 goto finished;
2104                         buf++;
2105                         addr++;
2106                         count--;
2107                 }
2108                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2109                 if (n > count)
2110                         n = count;
2111                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2112                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2113                         copied++;
2114                 }
2115                 buf += n;
2116                 addr += n;
2117                 count -= n;
2118         }
2119 finished:
2120         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2121         if (!copied)
2122                 return 0;
2123         return buflen;
2124 }
2125
2126 /**
2127  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2128  *      @vma:           vma to cover
2129  *      @uaddr:         target user address to start at
2130  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2131  *      @size:          size of map area
2132  *
2133  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2134  *
2135  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2136  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2137  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2138  *      met.
2139  *
2140  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2141  */
2142 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2143                                 void *kaddr, unsigned long size)
2144 {
2145         struct vm_struct *area;
2146
2147         size = PAGE_ALIGN(size);
2148
2149         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         area = find_vm_area(kaddr);
2153         if (!area)
2154                 return -EINVAL;
2155
2156         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2157                 return -EINVAL;
2158
2159         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2160                 return -EINVAL;
2161
2162         do {
2163                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2164                 int ret;
2165
2166                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2167                 if (ret)
2168                         return ret;
2169
2170                 uaddr += PAGE_SIZE;
2171                 kaddr += PAGE_SIZE;
2172                 size -= PAGE_SIZE;
2173         } while (size > 0);
2174
2175         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2176
2177         return 0;
2178 }
2179 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2180
2181 /**
2182  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2183  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2184  *      @addr:          vmalloc memory
2185  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2186  *
2187  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2188  *
2189  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2190  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2191  *      that criteria isn't met.
2192  *
2193  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2194  */
2195 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2196                                                 unsigned long pgoff)
2197 {
2198         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2199                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2200                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2201 }
2202 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2203
2204 /*
2205  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2206  * have one.
2207  */
2208 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2209 {
2210 }
2211
2212
2213 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2214 {
2215         pte_t ***p = data;
2216
2217         if (p) {
2218                 *(*p) = pte;
2219                 (*p)++;
2220         }
2221         return 0;
2222 }
2223
2224 /**
2225  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2226  *      @size:          size of the area
2227  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2228  *
2229  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2230  *
2231  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2232  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2233  *      are created.
2234  *
2235  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2236  *      allocated for the VM area are returned.
2237  */
2238 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2239 {
2240         struct vm_struct *area;
2241
2242         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2243                                 __builtin_return_address(0));
2244         if (area == NULL)
2245                 return NULL;
2246
2247         /*
2248          * This ensures that page tables are constructed for this region
2249          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2250          */
2251         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2252                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2253                 free_vm_area(area);
2254                 return NULL;
2255         }
2256
2257         return area;
2258 }
2259 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2260
2261 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2262 {
2263         struct vm_struct *ret;
2264         ret = remove_vm_area(area->addr);
2265         BUG_ON(ret != area);
2266         kfree(area);
2267 }
2268 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2269
2270 #ifdef CONFIG_SMP
2271 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2272 {
2273         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2274 }
2275
2276 /**
2277  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2278  * @end: target address
2279  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2280  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2281  *
2282  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2283  *          %false if no vmap_area exists
2284  *
2285  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2286  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2287  */
2288 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2289                                struct vmap_area **pnext,
2290                                struct vmap_area **pprev)
2291 {
2292         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2293         struct vmap_area *va = NULL;
2294
2295         while (n) {
2296                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2297                 if (end < va->va_end)
2298                         n = n->rb_left;
2299                 else if (end > va->va_end)
2300                         n = n->rb_right;
2301                 else
2302                         break;
2303         }
2304
2305         if (!va)
2306                 return false;
2307
2308         if (va->va_end > end) {
2309                 *pnext = va;
2310                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2311         } else {
2312                 *pprev = va;
2313                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2314         }
2315         return true;
2316 }
2317
2318 /**
2319  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2320  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2321  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2322  * @align: alignment
2323  *
2324  * Returns: determined end address
2325  *
2326  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2327  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2328  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2329  *
2330  * Please note that the address returned by this function may fall
2331  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2332  * that.
2333  */
2334 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2335                                        struct vmap_area **pprev,
2336                                        unsigned long align)
2337 {
2338         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2339         unsigned long addr;
2340
2341         if (*pnext)
2342                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2343         else
2344                 addr = vmalloc_end;
2345
2346         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2347                 *pnext = *pprev;
2348                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2349         }
2350
2351         return addr;
2352 }
2353
2354 /**
2355  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2356  * @offsets: array containing offset of each area
2357  * @sizes: array containing size of each area
2358  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2359  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2360  *
2361  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2362  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2363  *
2364  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2365  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2366  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2367  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2368  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2369  * areas are allocated from top.
2370  *
2371  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2372  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2373  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2374  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2375  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2376  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2377  */
2378 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2379                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2380                                      size_t align)
2381 {
2382         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2383         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2384         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2385         struct vm_struct **vms;
2386         int area, area2, last_area, term_area;
2387         unsigned long base, start, end, last_end;
2388         bool purged = false;
2389
2390         /* verify parameters and allocate data structures */
2391         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2392         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2393                 start = offsets[area];
2394                 end = start + sizes[area];
2395
2396                 /* is everything aligned properly? */
2397                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2398                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2399
2400                 /* detect the area with the highest address */
2401                 if (start > offsets[last_area])
2402                         last_area = area;
2403
2404                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2405                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2406                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2407
2408                         if (area2 == area)
2409                                 continue;
2410
2411                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2412                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2413                 }
2414         }
2415         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2416
2417         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2418                 WARN_ON(true);
2419                 return NULL;
2420         }
2421
2422         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2423         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2424         if (!vas || !vms)
2425                 goto err_free2;
2426
2427         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2428                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2429                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2430                 if (!vas[area] || !vms[area])
2431                         goto err_free;
2432         }
2433 retry:
2434         spin_lock(&vmap_area_lock);
2435
2436         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2437         area = term_area = last_area;
2438         start = offsets[area];
2439         end = start + sizes[area];
2440
2441         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2442                 base = vmalloc_end - last_end;
2443                 goto found;
2444         }
2445         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2446
2447         while (true) {
2448                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2449                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2450
2451                 /*
2452                  * base might have underflowed, add last_end before
2453                  * comparing.
2454                  */
2455                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2456                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2457                         if (!purged) {
2458                                 purge_vmap_area_lazy();
2459                                 purged = true;
2460                                 goto retry;
2461                         }
2462                         goto err_free;
2463                 }
2464
2465                 /*
2466                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2467                  * right below next and then recheck.
2468                  */
2469                 if (next && next->va_start < base + end) {
2470                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2471                         term_area = area;
2472                         continue;
2473                 }
2474
2475                 /*
2476                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2477                  * base so that it's right below new next and then
2478                  * recheck.
2479                  */
2480                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2481                         next = prev;
2482                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2483                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2484                         term_area = area;
2485                         continue;
2486                 }
2487
2488                 /*
2489                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2490                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2491                  */
2492                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2493                 if (area == term_area)
2494                         break;
2495                 start = offsets[area];
2496                 end = start + sizes[area];
2497                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2498         }
2499 found:
2500         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2501         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2502                 struct vmap_area *va = vas[area];
2503
2504                 va->va_start = base + offsets[area];
2505                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2506                 __insert_vmap_area(va);
2507         }
2508
2509         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2510
2511         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2512
2513         /* insert all vm's */
2514         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2515                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2516                                  pcpu_get_vm_areas);
2517
2518         kfree(vas);
2519         return vms;
2520
2521 err_free:
2522         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2523                 kfree(vas[area]);
2524                 kfree(vms[area]);
2525         }
2526 err_free2:
2527         kfree(vas);
2528         kfree(vms);
2529         return NULL;
2530 }
2531
2532 /**
2533  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2534  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2535  * @nr_vms: the number of allocated areas
2536  *
2537  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2538  */
2539 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2540 {
2541         int i;
2542
2543         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2544                 free_vm_area(vms[i]);
2545         kfree(vms);
2546 }
2547 #endif  /* CONFIG_SMP */
2548
2549 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2550 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2551         __acquires(&vmap_area_lock)
2552 {
2553         loff_t n = *pos;
2554         struct vmap_area *va;
2555
2556         spin_lock(&vmap_area_lock);
2557         va = list_first_entry(&vmap_area_list, typeof(*va), list);
2558         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2559                 n--;
2560                 va = list_next_entry(va, list);
2561         }
2562         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2563                 return va;
2564
2565         return NULL;
2566
2567 }
2568
2569 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2570 {
2571         struct vmap_area *va = p, *next;
2572
2573         ++*pos;
2574         next = list_next_entry(va, list);
2575         if (&next->list != &vmap_area_list)
2576                 return next;
2577
2578         return NULL;
2579 }
2580
2581 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2582         __releases(&vmap_area_lock)
2583 {
2584         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2585 }
2586
2587 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2588 {
2589         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2590                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2591
2592                 if (!counters)
2593                         return;
2594
2595                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2596                         return;
2597                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2598                 smp_rmb();
2599
2600                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2601
2602                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2603                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2604
2605                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2606                         if (counters[nr])
2607                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2608         }
2609 }
2610
2611 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2612 {
2613         struct vmap_area *va = p;
2614         struct vm_struct *v;
2615
2616         /*
2617          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2618          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2619          */
2620         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2621                 return 0;
2622
2623         v = va->vm;
2624
2625         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2626                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2627
2628         if (v->caller)
2629                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2630
2631         if (v->nr_pages)
2632                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2633
2634         if (v->phys_addr)
2635                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2636
2637         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2638                 seq_puts(m, " ioremap");
2639
2640         if (v->flags & VM_ALLOC)
2641                 seq_puts(m, " vmalloc");
2642
2643         if (v->flags & VM_MAP)
2644                 seq_puts(m, " vmap");
2645
2646         if (v->flags & VM_USERMAP)
2647                 seq_puts(m, " user");
2648
2649         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
2650                 seq_puts(m, " vpages");
2651
2652         show_numa_info(m, v);
2653         seq_putc(m, '\n');
2654         return 0;
2655 }
2656
2657 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2658         .start = s_start,
2659         .next = s_next,
2660         .stop = s_stop,
2661         .show = s_show,
2662 };
2663
2664 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2665 {
2666         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2667                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2668                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2669         else
2670                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2671 }
2672
2673 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2674         .open           = vmalloc_open,
2675         .read           = seq_read,
2676         .llseek         = seq_lseek,
2677         .release        = seq_release_private,
2678 };
2679
2680 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2681 {
2682         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2683         return 0;
2684 }
2685 module_init(proc_vmalloc_init);
2686
2687 #endif
2688