]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - mm/vmalloc.c
mm/vmalloc.c: remove unused purge_fragmented_blocks_thiscpu
[~andy/linux] / 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/llist.h>
31 #include <asm/uaccess.h>
32 #include <asm/tlbflush.h>
33 #include <asm/shmparam.h>
34
35 struct vfree_deferred {
36         struct llist_head list;
37         struct work_struct wq;
38 };
39 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
40
41 static void __vunmap(const void *, int);
42
43 static void free_work(struct work_struct *w)
44 {
45         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
46         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
47         while (llnode) {
48                 void *p = llnode;
49                 llnode = llist_next(llnode);
50                 __vunmap(p, 1);
51         }
52 }
53
54 /*** Page table manipulation functions ***/
55
56 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
57 {
58         pte_t *pte;
59
60         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
61         do {
62                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
63                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
64         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
65 }
66
67 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
68 {
69         pmd_t *pmd;
70         unsigned long next;
71
72         pmd = pmd_offset(pud, addr);
73         do {
74                 next = pmd_addr_end(addr, end);
75                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
76                         continue;
77                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
78         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
79 }
80
81 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
82 {
83         pud_t *pud;
84         unsigned long next;
85
86         pud = pud_offset(pgd, addr);
87         do {
88                 next = pud_addr_end(addr, end);
89                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
90                         continue;
91                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
92         } while (pud++, addr = next, addr != end);
93 }
94
95 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
96 {
97         pgd_t *pgd;
98         unsigned long next;
99
100         BUG_ON(addr >= end);
101         pgd = pgd_offset_k(addr);
102         do {
103                 next = pgd_addr_end(addr, end);
104                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
105                         continue;
106                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
108 }
109
110 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
111                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
112 {
113         pte_t *pte;
114
115         /*
116          * nr is a running index into the array which helps higher level
117          * callers keep track of where we're up to.
118          */
119
120         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
121         if (!pte)
122                 return -ENOMEM;
123         do {
124                 struct page *page = pages[*nr];
125
126                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
127                         return -EBUSY;
128                 if (WARN_ON(!page))
129                         return -ENOMEM;
130                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
131                 (*nr)++;
132         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
133         return 0;
134 }
135
136 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
137                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
138 {
139         pmd_t *pmd;
140         unsigned long next;
141
142         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
143         if (!pmd)
144                 return -ENOMEM;
145         do {
146                 next = pmd_addr_end(addr, end);
147                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
148                         return -ENOMEM;
149         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
150         return 0;
151 }
152
153 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
154                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
155 {
156         pud_t *pud;
157         unsigned long next;
158
159         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
160         if (!pud)
161                 return -ENOMEM;
162         do {
163                 next = pud_addr_end(addr, end);
164                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
165                         return -ENOMEM;
166         } while (pud++, addr = next, addr != end);
167         return 0;
168 }
169
170 /*
171  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
172  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
173  *
174  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
175  */
176 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
177                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
178 {
179         pgd_t *pgd;
180         unsigned long next;
181         unsigned long addr = start;
182         int err = 0;
183         int nr = 0;
184
185         BUG_ON(addr >= end);
186         pgd = pgd_offset_k(addr);
187         do {
188                 next = pgd_addr_end(addr, end);
189                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
190                 if (err)
191                         return err;
192         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
193
194         return nr;
195 }
196
197 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
198                            pgprot_t prot, struct page **pages)
199 {
200         int ret;
201
202         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
203         flush_cache_vmap(start, end);
204         return ret;
205 }
206
207 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
208 {
209         /*
210          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
211          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
212          * just put it in the vmalloc space.
213          */
214 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
215         unsigned long addr = (unsigned long)x;
216         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
217                 return 1;
218 #endif
219         return is_vmalloc_addr(x);
220 }
221
222 /*
223  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
224  */
225 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
226 {
227         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
228         struct page *page = NULL;
229         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
230
231         /*
232          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
233          * architectures that do not vmalloc module space
234          */
235         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
236
237         if (!pgd_none(*pgd)) {
238                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
239                 if (!pud_none(*pud)) {
240                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
241                         if (!pmd_none(*pmd)) {
242                                 pte_t *ptep, pte;
243
244                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
245                                 pte = *ptep;
246                                 if (pte_present(pte))
247                                         page = pte_page(pte);
248                                 pte_unmap(ptep);
249                         }
250                 }
251         }
252         return page;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
255
256 /*
257  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
258  */
259 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
260 {
261         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
264
265
266 /*** Global kva allocator ***/
267
268 #define VM_LAZY_FREE    0x01
269 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
270 #define VM_VM_AREA      0x04
271
272 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
273 /* Export for kexec only */
274 LIST_HEAD(vmap_area_list);
275 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
276
277 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
278 static struct rb_node *free_vmap_cache;
279 static unsigned long cached_hole_size;
280 static unsigned long cached_vstart;
281 static unsigned long cached_align;
282
283 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
284
285 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
286 {
287         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
288
289         while (n) {
290                 struct vmap_area *va;
291
292                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
293                 if (addr < va->va_start)
294                         n = n->rb_left;
295                 else if (addr >= va->va_end)
296                         n = n->rb_right;
297                 else
298                         return va;
299         }
300
301         return NULL;
302 }
303
304 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
305 {
306         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
307         struct rb_node *parent = NULL;
308         struct rb_node *tmp;
309
310         while (*p) {
311                 struct vmap_area *tmp_va;
312
313                 parent = *p;
314                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
315                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
316                         p = &(*p)->rb_left;
317                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
318                         p = &(*p)->rb_right;
319                 else
320                         BUG();
321         }
322
323         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
324         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
325
326         /* address-sort this list */
327         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
328         if (tmp) {
329                 struct vmap_area *prev;
330                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
331                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
332         } else
333                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
334 }
335
336 static void purge_vmap_area_lazy(void);
337
338 /*
339  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
340  * vstart and vend.
341  */
342 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
343                                 unsigned long align,
344                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
345                                 int node, gfp_t gfp_mask)
346 {
347         struct vmap_area *va;
348         struct rb_node *n;
349         unsigned long addr;
350         int purged = 0;
351         struct vmap_area *first;
352
353         BUG_ON(!size);
354         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
355         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
356
357         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
358                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
359         if (unlikely(!va))
360                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
361
362 retry:
363         spin_lock(&vmap_area_lock);
364         /*
365          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
366          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
367          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
368          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
369          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
370          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
371          * without updating cached_hole_size or cached_align.
372          */
373         if (!free_vmap_cache ||
374                         size < cached_hole_size ||
375                         vstart < cached_vstart ||
376                         align < cached_align) {
377 nocache:
378                 cached_hole_size = 0;
379                 free_vmap_cache = NULL;
380         }
381         /* record if we encounter less permissive parameters */
382         cached_vstart = vstart;
383         cached_align = align;
384
385         /* find starting point for our search */
386         if (free_vmap_cache) {
387                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
388                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
389                 if (addr < vstart)
390                         goto nocache;
391                 if (addr + size - 1 < addr)
392                         goto overflow;
393
394         } else {
395                 addr = ALIGN(vstart, align);
396                 if (addr + size - 1 < addr)
397                         goto overflow;
398
399                 n = vmap_area_root.rb_node;
400                 first = NULL;
401
402                 while (n) {
403                         struct vmap_area *tmp;
404                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
405                         if (tmp->va_end >= addr) {
406                                 first = tmp;
407                                 if (tmp->va_start <= addr)
408                                         break;
409                                 n = n->rb_left;
410                         } else
411                                 n = n->rb_right;
412                 }
413
414                 if (!first)
415                         goto found;
416         }
417
418         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
419         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
420                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
421                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
422                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
423                 if (addr + size - 1 < addr)
424                         goto overflow;
425
426                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
427                         goto found;
428
429                 first = list_entry(first->list.next,
430                                 struct vmap_area, list);
431         }
432
433 found:
434         if (addr + size > vend)
435                 goto overflow;
436
437         va->va_start = addr;
438         va->va_end = addr + size;
439         va->flags = 0;
440         __insert_vmap_area(va);
441         free_vmap_cache = &va->rb_node;
442         spin_unlock(&vmap_area_lock);
443
444         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
445         BUG_ON(va->va_start < vstart);
446         BUG_ON(va->va_end > vend);
447
448         return va;
449
450 overflow:
451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
452         if (!purged) {
453                 purge_vmap_area_lazy();
454                 purged = 1;
455                 goto retry;
456         }
457         if (printk_ratelimit())
458                 printk(KERN_WARNING
459                         "vmap allocation for size %lu failed: "
460                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
461         kfree(va);
462         return ERR_PTR(-EBUSY);
463 }
464
465 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
466 {
467         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
468
469         if (free_vmap_cache) {
470                 if (va->va_end < cached_vstart) {
471                         free_vmap_cache = NULL;
472                 } else {
473                         struct vmap_area *cache;
474                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
475                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
476                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
477                                 /*
478                                  * We don't try to update cached_hole_size or
479                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
480                                  */
481                         }
482                 }
483         }
484         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
485         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
486         list_del_rcu(&va->list);
487
488         /*
489          * Track the highest possible candidate for pcpu area
490          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
491          * here too, consider only end addresses which fall inside
492          * vmalloc area proper.
493          */
494         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
495                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
496
497         kfree_rcu(va, rcu_head);
498 }
499
500 /*
501  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
502  */
503 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         spin_lock(&vmap_area_lock);
506         __free_vmap_area(va);
507         spin_unlock(&vmap_area_lock);
508 }
509
510 /*
511  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
512  */
513 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
514 {
515         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
516 }
517
518 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
519 {
520         /*
521          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
522          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
523          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
524          * space after a page has been freed.
525          *
526          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
527          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
528          *
529          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
530          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
531          * faster).
532          */
533 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
534         vunmap_page_range(start, end);
535         flush_tlb_kernel_range(start, end);
536 #endif
537 }
538
539 /*
540  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
541  * before attempting to purge with a TLB flush.
542  *
543  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
544  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
545  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
546  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
547  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
548  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
549  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
550  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
551  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
552  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
553  * becomes a problem on bigger systems.
554  */
555 static unsigned long lazy_max_pages(void)
556 {
557         unsigned int log;
558
559         log = fls(num_online_cpus());
560
561         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
562 }
563
564 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
565
566 /* for per-CPU blocks */
567 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
568
569 /*
570  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
571  * immediately freed.
572  */
573 void set_iounmap_nonlazy(void)
574 {
575         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
576 }
577
578 /*
579  * Purges all lazily-freed vmap areas.
580  *
581  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
582  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
583  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
584  * their own TLB flushing).
585  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
586  *              *end = max(*end, highest purged address)
587  */
588 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
589                                         int sync, int force_flush)
590 {
591         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
592         LIST_HEAD(valist);
593         struct vmap_area *va;
594         struct vmap_area *n_va;
595         int nr = 0;
596
597         /*
598          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
599          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
600          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
601          */
602         if (!sync && !force_flush) {
603                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
604                         return;
605         } else
606                 spin_lock(&purge_lock);
607
608         if (sync)
609                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
610
611         rcu_read_lock();
612         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
613                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
614                         if (va->va_start < *start)
615                                 *start = va->va_start;
616                         if (va->va_end > *end)
617                                 *end = va->va_end;
618                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
619                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
620                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
621                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
622                 }
623         }
624         rcu_read_unlock();
625
626         if (nr)
627                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
628
629         if (nr || force_flush)
630                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
631
632         if (nr) {
633                 spin_lock(&vmap_area_lock);
634                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
635                         __free_vmap_area(va);
636                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
637         }
638         spin_unlock(&purge_lock);
639 }
640
641 /*
642  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
643  * is already purging.
644  */
645 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
654  */
655 static void purge_vmap_area_lazy(void)
656 {
657         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
658
659         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
660 }
661
662 /*
663  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
664  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
665  * previously.
666  */
667 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
668 {
669         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
670         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
671         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
672                 try_purge_vmap_area_lazy();
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
677  * called for the correct range previously.
678  */
679 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
680 {
681         unmap_vmap_area(va);
682         free_vmap_area_noflush(va);
683 }
684
685 /*
686  * Free and unmap a vmap area
687  */
688 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
689 {
690         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
691         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
692 }
693
694 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
695 {
696         struct vmap_area *va;
697
698         spin_lock(&vmap_area_lock);
699         va = __find_vmap_area(addr);
700         spin_unlock(&vmap_area_lock);
701
702         return va;
703 }
704
705 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
706 {
707         struct vmap_area *va;
708
709         va = find_vmap_area(addr);
710         BUG_ON(!va);
711         free_unmap_vmap_area(va);
712 }
713
714
715 /*** Per cpu kva allocator ***/
716
717 /*
718  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
719  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
720  */
721 /*
722  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
723  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
724  * instead (we just need a rough idea)
725  */
726 #if BITS_PER_LONG == 32
727 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
728 #else
729 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
730 #endif
731
732 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
733 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
735 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
736 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
737 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
738 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
739                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
740                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
741                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
742
743 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
744
745 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
746
747 struct vmap_block_queue {
748         spinlock_t lock;
749         struct list_head free;
750 };
751
752 struct vmap_block {
753         spinlock_t lock;
754         struct vmap_area *va;
755         struct vmap_block_queue *vbq;
756         unsigned long free, dirty;
757         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
758         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
759         struct list_head free_list;
760         struct rcu_head rcu_head;
761         struct list_head purge;
762 };
763
764 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
765 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
766
767 /*
768  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
769  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
770  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
771  */
772 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
773 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
774
775 /*
776  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
777  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
778  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
779  * big problem.
780  */
781
782 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
783 {
784         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
785         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
786         return addr;
787 }
788
789 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
790 {
791         struct vmap_block_queue *vbq;
792         struct vmap_block *vb;
793         struct vmap_area *va;
794         unsigned long vb_idx;
795         int node, err;
796
797         node = numa_node_id();
798
799         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
800                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
801         if (unlikely(!vb))
802                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
803
804         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
805                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
806                                         node, gfp_mask);
807         if (IS_ERR(va)) {
808                 kfree(vb);
809                 return ERR_CAST(va);
810         }
811
812         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
813         if (unlikely(err)) {
814                 kfree(vb);
815                 free_vmap_area(va);
816                 return ERR_PTR(err);
817         }
818
819         spin_lock_init(&vb->lock);
820         vb->va = va;
821         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
822         vb->dirty = 0;
823         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
824         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
825         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
826
827         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
828         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
829         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
830         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
831         BUG_ON(err);
832         radix_tree_preload_end();
833
834         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
835         vb->vbq = vbq;
836         spin_lock(&vbq->lock);
837         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
838         spin_unlock(&vbq->lock);
839         put_cpu_var(vmap_block_queue);
840
841         return vb;
842 }
843
844 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
845 {
846         struct vmap_block *tmp;
847         unsigned long vb_idx;
848
849         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
850         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
851         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
852         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
853         BUG_ON(tmp != vb);
854
855         free_vmap_area_noflush(vb->va);
856         kfree_rcu(vb, rcu_head);
857 }
858
859 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
860 {
861         LIST_HEAD(purge);
862         struct vmap_block *vb;
863         struct vmap_block *n_vb;
864         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
865
866         rcu_read_lock();
867         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
868
869                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
870                         continue;
871
872                 spin_lock(&vb->lock);
873                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
874                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
875                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
876                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
877                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
878                         spin_lock(&vbq->lock);
879                         list_del_rcu(&vb->free_list);
880                         spin_unlock(&vbq->lock);
881                         spin_unlock(&vb->lock);
882                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
883                 } else
884                         spin_unlock(&vb->lock);
885         }
886         rcu_read_unlock();
887
888         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
889                 list_del(&vb->purge);
890                 free_vmap_block(vb);
891         }
892 }
893
894 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
895 {
896         int cpu;
897
898         for_each_possible_cpu(cpu)
899                 purge_fragmented_blocks(cpu);
900 }
901
902 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
903 {
904         struct vmap_block_queue *vbq;
905         struct vmap_block *vb;
906         unsigned long addr = 0;
907         unsigned int order;
908
909         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
910         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
911         if (WARN_ON(size == 0)) {
912                 /*
913                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
914                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
915                  * early.
916                  */
917                 return NULL;
918         }
919         order = get_order(size);
920
921 again:
922         rcu_read_lock();
923         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
924         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
925                 int i;
926
927                 spin_lock(&vb->lock);
928                 if (vb->free < 1UL << order)
929                         goto next;
930
931                 i = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
932                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
933                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
934                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
935                 vb->free -= 1UL << order;
936                 if (vb->free == 0) {
937                         spin_lock(&vbq->lock);
938                         list_del_rcu(&vb->free_list);
939                         spin_unlock(&vbq->lock);
940                 }
941                 spin_unlock(&vb->lock);
942                 break;
943 next:
944                 spin_unlock(&vb->lock);
945         }
946
947         put_cpu_var(vmap_block_queue);
948         rcu_read_unlock();
949
950         if (!addr) {
951                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
952                 if (IS_ERR(vb))
953                         return vb;
954                 goto again;
955         }
956
957         return (void *)addr;
958 }
959
960 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
961 {
962         unsigned long offset;
963         unsigned long vb_idx;
964         unsigned int order;
965         struct vmap_block *vb;
966
967         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
968         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
969
970         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
971
972         order = get_order(size);
973
974         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
975
976         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
977         rcu_read_lock();
978         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
979         rcu_read_unlock();
980         BUG_ON(!vb);
981
982         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
983
984         spin_lock(&vb->lock);
985         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
986
987         vb->dirty += 1UL << order;
988         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
989                 BUG_ON(vb->free);
990                 spin_unlock(&vb->lock);
991                 free_vmap_block(vb);
992         } else
993                 spin_unlock(&vb->lock);
994 }
995
996 /**
997  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
998  *
999  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1000  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1001  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1002  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1003  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1004  *
1005  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1006  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1007  * from the vmap layer.
1008  */
1009 void vm_unmap_aliases(void)
1010 {
1011         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1012         int cpu;
1013         int flush = 0;
1014
1015         if (unlikely(!vmap_initialized))
1016                 return;
1017
1018         for_each_possible_cpu(cpu) {
1019                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1020                 struct vmap_block *vb;
1021
1022                 rcu_read_lock();
1023                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1024                         int i;
1025
1026                         spin_lock(&vb->lock);
1027                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1028                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1029                                 unsigned long s, e;
1030                                 int j;
1031                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1032                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1033
1034                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1035                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1036                                 flush = 1;
1037
1038                                 if (s < start)
1039                                         start = s;
1040                                 if (e > end)
1041                                         end = e;
1042
1043                                 i = j;
1044                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1045                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1046                         }
1047                         spin_unlock(&vb->lock);
1048                 }
1049                 rcu_read_unlock();
1050         }
1051
1052         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1055
1056 /**
1057  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1058  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1059  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1060  */
1061 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1062 {
1063         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1064         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1065
1066         BUG_ON(!addr);
1067         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1068         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1069         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1070
1071         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1072         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1073
1074         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1075                 vb_free(mem, size);
1076         else
1077                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1080
1081 /**
1082  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1083  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1084  * @count: number of pages
1085  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1086  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1087  *
1088  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1089  */
1090 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1091 {
1092         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1093         unsigned long addr;
1094         void *mem;
1095
1096         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1097                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1098                 if (IS_ERR(mem))
1099                         return NULL;
1100                 addr = (unsigned long)mem;
1101         } else {
1102                 struct vmap_area *va;
1103                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1104                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1105                 if (IS_ERR(va))
1106                         return NULL;
1107
1108                 addr = va->va_start;
1109                 mem = (void *)addr;
1110         }
1111         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1112                 vm_unmap_ram(mem, count);
1113                 return NULL;
1114         }
1115         return mem;
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1118
1119 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1120 /**
1121  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1122  * @vm: vm_struct to add
1123  *
1124  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1125  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1126  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1127  *
1128  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1129  */
1130 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1131 {
1132         struct vm_struct *tmp, **p;
1133
1134         BUG_ON(vmap_initialized);
1135         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1136                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1137                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1138                         break;
1139                 } else
1140                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1141         }
1142         vm->next = *p;
1143         *p = vm;
1144 }
1145
1146 /**
1147  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1148  * @vm: vm_struct to register
1149  * @align: requested alignment
1150  *
1151  * This function is used to register kernel vm area before
1152  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1153  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1154  * vm->addr contains the allocated address.
1155  *
1156  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1157  */
1158 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1159 {
1160         static size_t vm_init_off __initdata;
1161         unsigned long addr;
1162
1163         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1164         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1165
1166         vm->addr = (void *)addr;
1167
1168         vm_area_add_early(vm);
1169 }
1170
1171 void __init vmalloc_init(void)
1172 {
1173         struct vmap_area *va;
1174         struct vm_struct *tmp;
1175         int i;
1176
1177         for_each_possible_cpu(i) {
1178                 struct vmap_block_queue *vbq;
1179                 struct vfree_deferred *p;
1180
1181                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1182                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1183                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1184                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1185                 init_llist_head(&p->list);
1186                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1187         }
1188
1189         /* Import existing vmlist entries. */
1190         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1191                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1192                 va->flags = VM_VM_AREA;
1193                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1194                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1195                 va->vm = tmp;
1196                 __insert_vmap_area(va);
1197         }
1198
1199         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1200
1201         vmap_initialized = true;
1202 }
1203
1204 /**
1205  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1206  * @addr: start of the VM area to map
1207  * @size: size of the VM area to map
1208  * @prot: page protection flags to use
1209  * @pages: pages to map
1210  *
1211  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1212  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1213  * friends.
1214  *
1215  * NOTE:
1216  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1217  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1218  * before calling this function.
1219  *
1220  * RETURNS:
1221  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1222  */
1223 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1224                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1225 {
1226         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1227 }
1228
1229 /**
1230  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1231  * @addr: start of the VM area to unmap
1232  * @size: size of the VM area to unmap
1233  *
1234  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1235  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1236  * friends.
1237  *
1238  * NOTE:
1239  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1240  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1241  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1242  */
1243 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1244 {
1245         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1248
1249 /**
1250  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1251  * @addr: start of the VM area to unmap
1252  * @size: size of the VM area to unmap
1253  *
1254  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1255  * the unmapping and tlb after.
1256  */
1257 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1258 {
1259         unsigned long end = addr + size;
1260
1261         flush_cache_vunmap(addr, end);
1262         vunmap_page_range(addr, end);
1263         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1264 }
1265
1266 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1267 {
1268         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1269         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1270         int err;
1271
1272         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1273         if (err > 0) {
1274                 *pages += err;
1275                 err = 0;
1276         }
1277
1278         return err;
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1281
1282 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1283                               unsigned long flags, const void *caller)
1284 {
1285         spin_lock(&vmap_area_lock);
1286         vm->flags = flags;
1287         vm->addr = (void *)va->va_start;
1288         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1289         vm->caller = caller;
1290         va->vm = vm;
1291         va->flags |= VM_VM_AREA;
1292         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1293 }
1294
1295 static void clear_vm_unlist(struct vm_struct *vm)
1296 {
1297         /*
1298          * Before removing VM_UNLIST,
1299          * we should make sure that vm has proper values.
1300          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1301          */
1302         smp_wmb();
1303         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1304 }
1305
1306 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1307                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1308                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1309 {
1310         struct vmap_area *va;
1311         struct vm_struct *area;
1312
1313         BUG_ON(in_interrupt());
1314         if (flags & VM_IOREMAP)
1315                 align = 1ul << clamp(fls(size), PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1316
1317         size = PAGE_ALIGN(size);
1318         if (unlikely(!size))
1319                 return NULL;
1320
1321         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1322         if (unlikely(!area))
1323                 return NULL;
1324
1325         /*
1326          * We always allocate a guard page.
1327          */
1328         size += PAGE_SIZE;
1329
1330         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1331         if (IS_ERR(va)) {
1332                 kfree(area);
1333                 return NULL;
1334         }
1335
1336         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1337
1338         return area;
1339 }
1340
1341 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1342                                 unsigned long start, unsigned long end)
1343 {
1344         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1345                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1348
1349 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1350                                        unsigned long start, unsigned long end,
1351                                        const void *caller)
1352 {
1353         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1354                                   GFP_KERNEL, caller);
1355 }
1356
1357 /**
1358  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1359  *      @size:          size of the area
1360  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1361  *
1362  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1363  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1364  *      on success or %NULL on failure.
1365  */
1366 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1367 {
1368         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1369                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1370                                   __builtin_return_address(0));
1371 }
1372
1373 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1374                                 const void *caller)
1375 {
1376         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1377                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1378 }
1379
1380 /**
1381  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1382  *      @addr:          base address
1383  *
1384  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1385  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1386  *      pointer valid.
1387  */
1388 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1389 {
1390         struct vmap_area *va;
1391
1392         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1393         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1394                 return va->vm;
1395
1396         return NULL;
1397 }
1398
1399 /**
1400  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1401  *      @addr:          base address
1402  *
1403  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1404  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1405  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1406  */
1407 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1408 {
1409         struct vmap_area *va;
1410
1411         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1412         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1413                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1414
1415                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1416                 va->vm = NULL;
1417                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1418                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1419
1420                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1421                 free_unmap_vmap_area(va);
1422                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1423
1424                 return vm;
1425         }
1426         return NULL;
1427 }
1428
1429 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1430 {
1431         struct vm_struct *area;
1432
1433         if (!addr)
1434                 return;
1435
1436         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1437                         addr))
1438                 return;
1439
1440         area = remove_vm_area(addr);
1441         if (unlikely(!area)) {
1442                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1443                                 addr);
1444                 return;
1445         }
1446
1447         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1448         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1449
1450         if (deallocate_pages) {
1451                 int i;
1452
1453                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1454                         struct page *page = area->pages[i];
1455
1456                         BUG_ON(!page);
1457                         __free_page(page);
1458                 }
1459
1460                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1461                         vfree(area->pages);
1462                 else
1463                         kfree(area->pages);
1464         }
1465
1466         kfree(area);
1467         return;
1468 }
1469  
1470 /**
1471  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1472  *      @addr:          memory base address
1473  *
1474  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1475  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1476  *      NULL, no operation is performed.
1477  *
1478  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1479  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1480  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1481  *
1482  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1483  *      
1484  */
1485 void vfree(const void *addr)
1486 {
1487         BUG_ON(in_nmi());
1488
1489         kmemleak_free(addr);
1490
1491         if (!addr)
1492                 return;
1493         if (unlikely(in_interrupt())) {
1494                 struct vfree_deferred *p = &__get_cpu_var(vfree_deferred);
1495                 llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list);
1496                 schedule_work(&p->wq);
1497         } else
1498                 __vunmap(addr, 1);
1499 }
1500 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1501
1502 /**
1503  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1504  *      @addr:          memory base address
1505  *
1506  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1507  *      which was created from the page array passed to vmap().
1508  *
1509  *      Must not be called in interrupt context.
1510  */
1511 void vunmap(const void *addr)
1512 {
1513         BUG_ON(in_interrupt());
1514         might_sleep();
1515         if (addr)
1516                 __vunmap(addr, 0);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1519
1520 /**
1521  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1522  *      @pages:         array of page pointers
1523  *      @count:         number of pages to map
1524  *      @flags:         vm_area->flags
1525  *      @prot:          page protection for the mapping
1526  *
1527  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1528  *      space.
1529  */
1530 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1531                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1532 {
1533         struct vm_struct *area;
1534
1535         might_sleep();
1536
1537         if (count > totalram_pages)
1538                 return NULL;
1539
1540         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1541                                         __builtin_return_address(0));
1542         if (!area)
1543                 return NULL;
1544
1545         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1546                 vunmap(area->addr);
1547                 return NULL;
1548         }
1549
1550         return area->addr;
1551 }
1552 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1553
1554 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1555                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1556                             int node, const void *caller);
1557 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1558                                  pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1559 {
1560         const int order = 0;
1561         struct page **pages;
1562         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1563         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1564
1565         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1566         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1567
1568         area->nr_pages = nr_pages;
1569         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1570         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1571                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1572                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1573                 area->flags |= VM_VPAGES;
1574         } else {
1575                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1576         }
1577         area->pages = pages;
1578         area->caller = caller;
1579         if (!area->pages) {
1580                 remove_vm_area(area->addr);
1581                 kfree(area);
1582                 return NULL;
1583         }
1584
1585         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1586                 struct page *page;
1587                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1588
1589                 if (node < 0)
1590                         page = alloc_page(tmp_mask);
1591                 else
1592                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1593
1594                 if (unlikely(!page)) {
1595                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1596                         area->nr_pages = i;
1597                         goto fail;
1598                 }
1599                 area->pages[i] = page;
1600         }
1601
1602         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1603                 goto fail;
1604         return area->addr;
1605
1606 fail:
1607         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1608                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1609                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1610         vfree(area->addr);
1611         return NULL;
1612 }
1613
1614 /**
1615  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1616  *      @size:          allocation size
1617  *      @align:         desired alignment
1618  *      @start:         vm area range start
1619  *      @end:           vm area range end
1620  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1621  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1622  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1623  *      @caller:        caller's return address
1624  *
1625  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1626  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1627  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1628  */
1629 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1630                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1631                         pgprot_t prot, int node, const void *caller)
1632 {
1633         struct vm_struct *area;
1634         void *addr;
1635         unsigned long real_size = size;
1636
1637         size = PAGE_ALIGN(size);
1638         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1639                 goto fail;
1640
1641         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1642                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1643         if (!area)
1644                 goto fail;
1645
1646         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1647         if (!addr)
1648                 return NULL;
1649
1650         /*
1651          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNLIST flag.
1652          * It means that vm_struct is not fully initialized.
1653          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1654          */
1655         clear_vm_unlist(area);
1656
1657         /*
1658          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1659          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1660          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1661          */
1662         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1663
1664         return addr;
1665
1666 fail:
1667         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1668                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1669                           real_size);
1670         return NULL;
1671 }
1672
1673 /**
1674  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1675  *      @size:          allocation size
1676  *      @align:         desired alignment
1677  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1678  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1679  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1680  *      @caller:        caller's return address
1681  *
1682  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1683  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1684  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1685  */
1686 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1687                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1688                             int node, const void *caller)
1689 {
1690         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1691                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1692 }
1693
1694 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1695 {
1696         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1697                                 __builtin_return_address(0));
1698 }
1699 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1700
1701 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1702                                         int node, gfp_t flags)
1703 {
1704         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1705                                         node, __builtin_return_address(0));
1706 }
1707
1708 /**
1709  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1710  *      @size:          allocation size
1711  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1712  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1713  *
1714  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1715  *      use __vmalloc() instead.
1716  */
1717 void *vmalloc(unsigned long size)
1718 {
1719         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1720                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1721 }
1722 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1723
1724 /**
1725  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1726  *      @size:  allocation size
1727  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1728  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1729  *      The memory allocated is set to zero.
1730  *
1731  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1732  *      use __vmalloc() instead.
1733  */
1734 void *vzalloc(unsigned long size)
1735 {
1736         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1737                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1738 }
1739 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1740
1741 /**
1742  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1743  * @size: allocation size
1744  *
1745  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1746  * without leaking data.
1747  */
1748 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1749 {
1750         struct vm_struct *area;
1751         void *ret;
1752
1753         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1754                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1755                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1756                              __builtin_return_address(0));
1757         if (ret) {
1758                 area = find_vm_area(ret);
1759                 area->flags |= VM_USERMAP;
1760         }
1761         return ret;
1762 }
1763 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1764
1765 /**
1766  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1767  *      @size:          allocation size
1768  *      @node:          numa node
1769  *
1770  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1771  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1772  *
1773  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1774  *      use __vmalloc() instead.
1775  */
1776 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1777 {
1778         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1779                                         node, __builtin_return_address(0));
1780 }
1781 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1782
1783 /**
1784  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1785  * @size:       allocation size
1786  * @node:       numa node
1787  *
1788  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1789  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1790  * The memory allocated is set to zero.
1791  *
1792  * For tight control over page level allocator and protection flags
1793  * use __vmalloc_node() instead.
1794  */
1795 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1796 {
1797         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1798                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1799 }
1800 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1801
1802 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1803 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1804 #endif
1805
1806 /**
1807  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1808  *      @size:          allocation size
1809  *
1810  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1811  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1812  *      executable kernel virtual space.
1813  *
1814  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1815  *      use __vmalloc() instead.
1816  */
1817
1818 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1819 {
1820         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1821                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1822 }
1823
1824 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1825 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1826 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1827 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1828 #else
1829 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1830 #endif
1831
1832 /**
1833  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1834  *      @size:          allocation size
1835  *
1836  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1837  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1838  */
1839 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1840 {
1841         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1842                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1843 }
1844 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1845
1846 /**
1847  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1848  *      @size:          allocation size
1849  *
1850  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1851  * mapped to userspace without leaking data.
1852  */
1853 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1854 {
1855         struct vm_struct *area;
1856         void *ret;
1857
1858         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1859                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1860         if (ret) {
1861                 area = find_vm_area(ret);
1862                 area->flags |= VM_USERMAP;
1863         }
1864         return ret;
1865 }
1866 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1867
1868 /*
1869  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1870  * If the page is not present, fill zero.
1871  */
1872
1873 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1874 {
1875         struct page *p;
1876         int copied = 0;
1877
1878         while (count) {
1879                 unsigned long offset, length;
1880
1881                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1882                 length = PAGE_SIZE - offset;
1883                 if (length > count)
1884                         length = count;
1885                 p = vmalloc_to_page(addr);
1886                 /*
1887                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1888                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1889                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1890                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1891                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1892                  */
1893                 if (p) {
1894                         /*
1895                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1896                          * function description)
1897                          */
1898                         void *map = kmap_atomic(p);
1899                         memcpy(buf, map + offset, length);
1900                         kunmap_atomic(map);
1901                 } else
1902                         memset(buf, 0, length);
1903
1904                 addr += length;
1905                 buf += length;
1906                 copied += length;
1907                 count -= length;
1908         }
1909         return copied;
1910 }
1911
1912 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1913 {
1914         struct page *p;
1915         int copied = 0;
1916
1917         while (count) {
1918                 unsigned long offset, length;
1919
1920                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1921                 length = PAGE_SIZE - offset;
1922                 if (length > count)
1923                         length = count;
1924                 p = vmalloc_to_page(addr);
1925                 /*
1926                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1927                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1928                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1929                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1930                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1931                  */
1932                 if (p) {
1933                         /*
1934                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1935                          * function description)
1936                          */
1937                         void *map = kmap_atomic(p);
1938                         memcpy(map + offset, buf, length);
1939                         kunmap_atomic(map);
1940                 }
1941                 addr += length;
1942                 buf += length;
1943                 copied += length;
1944                 count -= length;
1945         }
1946         return copied;
1947 }
1948
1949 /**
1950  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1951  *      @buf:           buffer for reading data
1952  *      @addr:          vm address.
1953  *      @count:         number of bytes to be read.
1954  *
1955  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1956  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1957  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1958  *
1959  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1960  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1961  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1962  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1963  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1964  *
1965  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1966  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1967  *
1968  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1969  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1970  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1971  *      any informaion, as /dev/kmem.
1972  *
1973  */
1974
1975 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1976 {
1977         struct vmap_area *va;
1978         struct vm_struct *vm;
1979         char *vaddr, *buf_start = buf;
1980         unsigned long buflen = count;
1981         unsigned long n;
1982
1983         /* Don't allow overflow */
1984         if ((unsigned long) addr + count < count)
1985                 count = -(unsigned long) addr;
1986
1987         spin_lock(&vmap_area_lock);
1988         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
1989                 if (!count)
1990                         break;
1991
1992                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
1993                         continue;
1994
1995                 vm = va->vm;
1996                 vaddr = (char *) vm->addr;
1997                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
1998                         continue;
1999                 while (addr < vaddr) {
2000                         if (count == 0)
2001                                 goto finished;
2002                         *buf = '\0';
2003                         buf++;
2004                         addr++;
2005                         count--;
2006                 }
2007                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2008                 if (n > count)
2009                         n = count;
2010                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2011                         aligned_vread(buf, addr, n);
2012                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2013                         memset(buf, 0, n);
2014                 buf += n;
2015                 addr += n;
2016                 count -= n;
2017         }
2018 finished:
2019         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2020
2021         if (buf == buf_start)
2022                 return 0;
2023         /* zero-fill memory holes */
2024         if (buf != buf_start + buflen)
2025                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2026
2027         return buflen;
2028 }
2029
2030 /**
2031  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2032  *      @buf:           buffer for source data
2033  *      @addr:          vm address.
2034  *      @count:         number of bytes to be read.
2035  *
2036  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2037  *      (same number to @count).
2038  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2039  *      vmalloc area, returns 0.
2040  *
2041  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2042  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2043  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2044  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2045  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2046  *
2047  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2048  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2049  *
2050  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2051  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2052  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2053  *      any informaion, as /dev/kmem.
2054  */
2055
2056 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2057 {
2058         struct vmap_area *va;
2059         struct vm_struct *vm;
2060         char *vaddr;
2061         unsigned long n, buflen;
2062         int copied = 0;
2063
2064         /* Don't allow overflow */
2065         if ((unsigned long) addr + count < count)
2066                 count = -(unsigned long) addr;
2067         buflen = count;
2068
2069         spin_lock(&vmap_area_lock);
2070         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2071                 if (!count)
2072                         break;
2073
2074                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2075                         continue;
2076
2077                 vm = va->vm;
2078                 vaddr = (char *) vm->addr;
2079                 if (addr >= vaddr + vm->size - PAGE_SIZE)
2080                         continue;
2081                 while (addr < vaddr) {
2082                         if (count == 0)
2083                                 goto finished;
2084                         buf++;
2085                         addr++;
2086                         count--;
2087                 }
2088                 n = vaddr + vm->size - PAGE_SIZE - addr;
2089                 if (n > count)
2090                         n = count;
2091                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2092                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2093                         copied++;
2094                 }
2095                 buf += n;
2096                 addr += n;
2097                 count -= n;
2098         }
2099 finished:
2100         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2101         if (!copied)
2102                 return 0;
2103         return buflen;
2104 }
2105
2106 /**
2107  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2108  *      @vma:           vma to cover
2109  *      @uaddr:         target user address to start at
2110  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2111  *      @size:          size of map area
2112  *
2113  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2114  *
2115  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2116  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2117  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2118  *      met.
2119  *
2120  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2121  */
2122 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2123                                 void *kaddr, unsigned long size)
2124 {
2125         struct vm_struct *area;
2126
2127         size = PAGE_ALIGN(size);
2128
2129         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2130                 return -EINVAL;
2131
2132         area = find_vm_area(kaddr);
2133         if (!area)
2134                 return -EINVAL;
2135
2136         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2137                 return -EINVAL;
2138
2139         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2140                 return -EINVAL;
2141
2142         do {
2143                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2144                 int ret;
2145
2146                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2147                 if (ret)
2148                         return ret;
2149
2150                 uaddr += PAGE_SIZE;
2151                 kaddr += PAGE_SIZE;
2152                 size -= PAGE_SIZE;
2153         } while (size > 0);
2154
2155         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2156
2157         return 0;
2158 }
2159 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2160
2161 /**
2162  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2163  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2164  *      @addr:          vmalloc memory
2165  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2166  *
2167  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2168  *
2169  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2170  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2171  *      that criteria isn't met.
2172  *
2173  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2174  */
2175 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2176                                                 unsigned long pgoff)
2177 {
2178         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2179                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2180                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2181 }
2182 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2183
2184 /*
2185  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2186  * have one.
2187  */
2188 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2189 {
2190 }
2191
2192
2193 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2194 {
2195         pte_t ***p = data;
2196
2197         if (p) {
2198                 *(*p) = pte;
2199                 (*p)++;
2200         }
2201         return 0;
2202 }
2203
2204 /**
2205  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2206  *      @size:          size of the area
2207  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2208  *
2209  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2210  *
2211  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2212  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2213  *      are created.
2214  *
2215  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2216  *      allocated for the VM area are returned.
2217  */
2218 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2219 {
2220         struct vm_struct *area;
2221
2222         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2223                                 __builtin_return_address(0));
2224         if (area == NULL)
2225                 return NULL;
2226
2227         /*
2228          * This ensures that page tables are constructed for this region
2229          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2230          */
2231         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2232                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2233                 free_vm_area(area);
2234                 return NULL;
2235         }
2236
2237         return area;
2238 }
2239 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2240
2241 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2242 {
2243         struct vm_struct *ret;
2244         ret = remove_vm_area(area->addr);
2245         BUG_ON(ret != area);
2246         kfree(area);
2247 }
2248 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2249
2250 #ifdef CONFIG_SMP
2251 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2252 {
2253         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2254 }
2255
2256 /**
2257  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2258  * @end: target address
2259  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2260  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2261  *
2262  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2263  *          %false if no vmap_area exists
2264  *
2265  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2266  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2267  */
2268 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2269                                struct vmap_area **pnext,
2270                                struct vmap_area **pprev)
2271 {
2272         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2273         struct vmap_area *va = NULL;
2274
2275         while (n) {
2276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2277                 if (end < va->va_end)
2278                         n = n->rb_left;
2279                 else if (end > va->va_end)
2280                         n = n->rb_right;
2281                 else
2282                         break;
2283         }
2284
2285         if (!va)
2286                 return false;
2287
2288         if (va->va_end > end) {
2289                 *pnext = va;
2290                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2291         } else {
2292                 *pprev = va;
2293                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2294         }
2295         return true;
2296 }
2297
2298 /**
2299  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2300  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2301  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2302  * @align: alignment
2303  *
2304  * Returns: determined end address
2305  *
2306  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2307  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2308  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2309  *
2310  * Please note that the address returned by this function may fall
2311  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2312  * that.
2313  */
2314 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2315                                        struct vmap_area **pprev,
2316                                        unsigned long align)
2317 {
2318         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2319         unsigned long addr;
2320
2321         if (*pnext)
2322                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2323         else
2324                 addr = vmalloc_end;
2325
2326         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2327                 *pnext = *pprev;
2328                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2329         }
2330
2331         return addr;
2332 }
2333
2334 /**
2335  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2336  * @offsets: array containing offset of each area
2337  * @sizes: array containing size of each area
2338  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2339  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2340  *
2341  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2342  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2343  *
2344  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2345  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2346  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2347  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2348  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2349  * areas are allocated from top.
2350  *
2351  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2352  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2353  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2354  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2355  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2356  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2357  */
2358 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2359                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2360                                      size_t align)
2361 {
2362         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2363         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2364         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2365         struct vm_struct **vms;
2366         int area, area2, last_area, term_area;
2367         unsigned long base, start, end, last_end;
2368         bool purged = false;
2369
2370         /* verify parameters and allocate data structures */
2371         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2372         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2373                 start = offsets[area];
2374                 end = start + sizes[area];
2375
2376                 /* is everything aligned properly? */
2377                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2378                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2379
2380                 /* detect the area with the highest address */
2381                 if (start > offsets[last_area])
2382                         last_area = area;
2383
2384                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2385                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2386                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2387
2388                         if (area2 == area)
2389                                 continue;
2390
2391                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2392                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2393                 }
2394         }
2395         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2396
2397         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2398                 WARN_ON(true);
2399                 return NULL;
2400         }
2401
2402         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2403         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2404         if (!vas || !vms)
2405                 goto err_free2;
2406
2407         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2408                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2409                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2410                 if (!vas[area] || !vms[area])
2411                         goto err_free;
2412         }
2413 retry:
2414         spin_lock(&vmap_area_lock);
2415
2416         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2417         area = term_area = last_area;
2418         start = offsets[area];
2419         end = start + sizes[area];
2420
2421         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2422                 base = vmalloc_end - last_end;
2423                 goto found;
2424         }
2425         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2426
2427         while (true) {
2428                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2429                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2430
2431                 /*
2432                  * base might have underflowed, add last_end before
2433                  * comparing.
2434                  */
2435                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2436                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2437                         if (!purged) {
2438                                 purge_vmap_area_lazy();
2439                                 purged = true;
2440                                 goto retry;
2441                         }
2442                         goto err_free;
2443                 }
2444
2445                 /*
2446                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2447                  * right below next and then recheck.
2448                  */
2449                 if (next && next->va_start < base + end) {
2450                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2451                         term_area = area;
2452                         continue;
2453                 }
2454
2455                 /*
2456                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2457                  * base so that it's right below new next and then
2458                  * recheck.
2459                  */
2460                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2461                         next = prev;
2462                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2463                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2464                         term_area = area;
2465                         continue;
2466                 }
2467
2468                 /*
2469                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2470                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2471                  */
2472                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2473                 if (area == term_area)
2474                         break;
2475                 start = offsets[area];
2476                 end = start + sizes[area];
2477                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2478         }
2479 found:
2480         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2481         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2482                 struct vmap_area *va = vas[area];
2483
2484                 va->va_start = base + offsets[area];
2485                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2486                 __insert_vmap_area(va);
2487         }
2488
2489         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2490
2491         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2492
2493         /* insert all vm's */
2494         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2495                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2496                                  pcpu_get_vm_areas);
2497
2498         kfree(vas);
2499         return vms;
2500
2501 err_free:
2502         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2503                 kfree(vas[area]);
2504                 kfree(vms[area]);
2505         }
2506 err_free2:
2507         kfree(vas);
2508         kfree(vms);
2509         return NULL;
2510 }
2511
2512 /**
2513  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2514  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2515  * @nr_vms: the number of allocated areas
2516  *
2517  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2518  */
2519 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2520 {
2521         int i;
2522
2523         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2524                 free_vm_area(vms[i]);
2525         kfree(vms);
2526 }
2527 #endif  /* CONFIG_SMP */
2528
2529 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2530 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2531         __acquires(&vmap_area_lock)
2532 {
2533         loff_t n = *pos;
2534         struct vmap_area *va;
2535
2536         spin_lock(&vmap_area_lock);
2537         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2538         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2539                 n--;
2540                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2541         }
2542         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2543                 return va;
2544
2545         return NULL;
2546
2547 }
2548
2549 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2550 {
2551         struct vmap_area *va = p, *next;
2552
2553         ++*pos;
2554         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2555         if (&next->list != &vmap_area_list)
2556                 return next;
2557
2558         return NULL;
2559 }
2560
2561 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2562         __releases(&vmap_area_lock)
2563 {
2564         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2565 }
2566
2567 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2568 {
2569         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2570                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2571
2572                 if (!counters)
2573                         return;
2574
2575                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_unlist() */
2576                 smp_rmb();
2577                 if (v->flags & VM_UNLIST)
2578                         return;
2579
2580                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2581
2582                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2583                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2584
2585                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2586                         if (counters[nr])
2587                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2588         }
2589 }
2590
2591 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2592 {
2593         struct vmap_area *va = p;
2594         struct vm_struct *v;
2595
2596         if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2597                 return 0;
2598
2599         if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {
2600                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
2601                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
2602                                         va->va_end - va->va_start);
2603                 return 0;
2604         }
2605
2606         v = va->vm;
2607
2608         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2609                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2610
2611         if (v->caller)
2612                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2613
2614         if (v->nr_pages)
2615                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2616
2617         if (v->phys_addr)
2618                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2619
2620         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2621                 seq_printf(m, " ioremap");
2622
2623         if (v->flags & VM_ALLOC)
2624                 seq_printf(m, " vmalloc");
2625
2626         if (v->flags & VM_MAP)
2627                 seq_printf(m, " vmap");
2628
2629         if (v->flags & VM_USERMAP)
2630                 seq_printf(m, " user");
2631
2632         if (v->flags & VM_VPAGES)
2633                 seq_printf(m, " vpages");
2634
2635         show_numa_info(m, v);
2636         seq_putc(m, '\n');
2637         return 0;
2638 }
2639
2640 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2641         .start = s_start,
2642         .next = s_next,
2643         .stop = s_stop,
2644         .show = s_show,
2645 };
2646
2647 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2648 {
2649         unsigned int *ptr = NULL;
2650         int ret;
2651
2652         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2653                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2654                 if (ptr == NULL)
2655                         return -ENOMEM;
2656         }
2657         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2658         if (!ret) {
2659                 struct seq_file *m = file->private_data;
2660                 m->private = ptr;
2661         } else
2662                 kfree(ptr);
2663         return ret;
2664 }
2665
2666 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2667         .open           = vmalloc_open,
2668         .read           = seq_read,
2669         .llseek         = seq_lseek,
2670         .release        = seq_release_private,
2671 };
2672
2673 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2674 {
2675         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2676         return 0;
2677 }
2678 module_init(proc_vmalloc_init);
2679
2680 void get_vmalloc_info(struct vmalloc_info *vmi)
2681 {
2682         struct vmap_area *va;
2683         unsigned long free_area_size;
2684         unsigned long prev_end;
2685
2686         vmi->used = 0;
2687         vmi->largest_chunk = 0;
2688
2689         prev_end = VMALLOC_START;
2690
2691         spin_lock(&vmap_area_lock);
2692
2693         if (list_empty(&vmap_area_list)) {
2694                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_TOTAL;
2695                 goto out;
2696         }
2697
2698         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2699                 unsigned long addr = va->va_start;
2700
2701                 /*
2702                  * Some archs keep another range for modules in vmalloc space
2703                  */
2704                 if (addr < VMALLOC_START)
2705                         continue;
2706                 if (addr >= VMALLOC_END)
2707                         break;
2708
2709                 if (va->flags & (VM_LAZY_FREE | VM_LAZY_FREEING))
2710                         continue;
2711
2712                 vmi->used += (va->va_end - va->va_start);
2713
2714                 free_area_size = addr - prev_end;
2715                 if (vmi->largest_chunk < free_area_size)
2716                         vmi->largest_chunk = free_area_size;
2717
2718                 prev_end = va->va_end;
2719         }
2720
2721         if (VMALLOC_END - prev_end > vmi->largest_chunk)
2722                 vmi->largest_chunk = VMALLOC_END - prev_end;
2723
2724 out:
2725         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2726 }
2727 #endif
2728