]> rtime.felk.cvut.cz Git - can-eth-gw-linux.git/blob - mm/vmalloc.c
vmalloc,rcu: Convert call_rcu(rcu_free_va) to kfree_rcu()
[can-eth-gw-linux.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <asm/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         void *private;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352 retry:
353         spin_lock(&vmap_area_lock);
354         /*
355          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
356          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
357          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
358          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
359          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
360          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
361          * without updating cached_hole_size or cached_align.
362          */
363         if (!free_vmap_cache ||
364                         size < cached_hole_size ||
365                         vstart < cached_vstart ||
366                         align < cached_align) {
367 nocache:
368                 cached_hole_size = 0;
369                 free_vmap_cache = NULL;
370         }
371         /* record if we encounter less permissive parameters */
372         cached_vstart = vstart;
373         cached_align = align;
374
375         /* find starting point for our search */
376         if (free_vmap_cache) {
377                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
378                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
379                 if (addr < vstart)
380                         goto nocache;
381                 if (addr + size - 1 < addr)
382                         goto overflow;
383
384         } else {
385                 addr = ALIGN(vstart, align);
386                 if (addr + size - 1 < addr)
387                         goto overflow;
388
389                 n = vmap_area_root.rb_node;
390                 first = NULL;
391
392                 while (n) {
393                         struct vmap_area *tmp;
394                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
395                         if (tmp->va_end >= addr) {
396                                 first = tmp;
397                                 if (tmp->va_start <= addr)
398                                         break;
399                                 n = n->rb_left;
400                         } else
401                                 n = n->rb_right;
402                 }
403
404                 if (!first)
405                         goto found;
406         }
407
408         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
409         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
410                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
411                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
412                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
413                 if (addr + size - 1 < addr)
414                         goto overflow;
415
416                 n = rb_next(&first->rb_node);
417                 if (n)
418                         first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
419                 else
420                         goto found;
421         }
422
423 found:
424         if (addr + size > vend)
425                 goto overflow;
426
427         va->va_start = addr;
428         va->va_end = addr + size;
429         va->flags = 0;
430         __insert_vmap_area(va);
431         free_vmap_cache = &va->rb_node;
432         spin_unlock(&vmap_area_lock);
433
434         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
435         BUG_ON(va->va_start < vstart);
436         BUG_ON(va->va_end > vend);
437
438         return va;
439
440 overflow:
441         spin_unlock(&vmap_area_lock);
442         if (!purged) {
443                 purge_vmap_area_lazy();
444                 purged = 1;
445                 goto retry;
446         }
447         if (printk_ratelimit())
448                 printk(KERN_WARNING
449                         "vmap allocation for size %lu failed: "
450                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
451         kfree(va);
452         return ERR_PTR(-EBUSY);
453 }
454
455 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
456 {
457         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
458
459         if (free_vmap_cache) {
460                 if (va->va_end < cached_vstart) {
461                         free_vmap_cache = NULL;
462                 } else {
463                         struct vmap_area *cache;
464                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
465                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
466                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
467                                 /*
468                                  * We don't try to update cached_hole_size or
469                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
470                                  */
471                         }
472                 }
473         }
474         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
475         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
476         list_del_rcu(&va->list);
477
478         /*
479          * Track the highest possible candidate for pcpu area
480          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
481          * here too, consider only end addresses which fall inside
482          * vmalloc area proper.
483          */
484         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
485                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
486
487         kfree_rcu(va, rcu_head);
488 }
489
490 /*
491  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
492  */
493 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
494 {
495         spin_lock(&vmap_area_lock);
496         __free_vmap_area(va);
497         spin_unlock(&vmap_area_lock);
498 }
499
500 /*
501  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
502  */
503 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
504 {
505         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
506 }
507
508 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
509 {
510         /*
511          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
512          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
513          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
514          * space after a page has been freed.
515          *
516          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
517          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
518          *
519          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
520          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
521          * faster).
522          */
523 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
524         vunmap_page_range(start, end);
525         flush_tlb_kernel_range(start, end);
526 #endif
527 }
528
529 /*
530  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
531  * before attempting to purge with a TLB flush.
532  *
533  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
534  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
535  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
536  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
537  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
538  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
539  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
540  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
541  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
542  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
543  * becomes a problem on bigger systems.
544  */
545 static unsigned long lazy_max_pages(void)
546 {
547         unsigned int log;
548
549         log = fls(num_online_cpus());
550
551         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
552 }
553
554 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
555
556 /* for per-CPU blocks */
557 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
558
559 /*
560  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
561  * immediately freed.
562  */
563 void set_iounmap_nonlazy(void)
564 {
565         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
566 }
567
568 /*
569  * Purges all lazily-freed vmap areas.
570  *
571  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
572  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
573  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
574  * their own TLB flushing).
575  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
576  *              *end = max(*end, highest purged address)
577  */
578 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
579                                         int sync, int force_flush)
580 {
581         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
582         LIST_HEAD(valist);
583         struct vmap_area *va;
584         struct vmap_area *n_va;
585         int nr = 0;
586
587         /*
588          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
589          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
590          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
591          */
592         if (!sync && !force_flush) {
593                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
594                         return;
595         } else
596                 spin_lock(&purge_lock);
597
598         if (sync)
599                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
600
601         rcu_read_lock();
602         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
603                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
604                         if (va->va_start < *start)
605                                 *start = va->va_start;
606                         if (va->va_end > *end)
607                                 *end = va->va_end;
608                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
609                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
610                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
611                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
612                 }
613         }
614         rcu_read_unlock();
615
616         if (nr)
617                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
618
619         if (nr || force_flush)
620                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
621
622         if (nr) {
623                 spin_lock(&vmap_area_lock);
624                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
625                         __free_vmap_area(va);
626                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
627         }
628         spin_unlock(&purge_lock);
629 }
630
631 /*
632  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
633  * is already purging.
634  */
635 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
636 {
637         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
638
639         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
640 }
641
642 /*
643  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
644  */
645 static void purge_vmap_area_lazy(void)
646 {
647         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
648
649         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
650 }
651
652 /*
653  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
654  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
655  * previously.
656  */
657 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
658 {
659         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
660         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
661         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
662                 try_purge_vmap_area_lazy();
663 }
664
665 /*
666  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
667  * called for the correct range previously.
668  */
669 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
670 {
671         unmap_vmap_area(va);
672         free_vmap_area_noflush(va);
673 }
674
675 /*
676  * Free and unmap a vmap area
677  */
678 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
679 {
680         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
681         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
682 }
683
684 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
685 {
686         struct vmap_area *va;
687
688         spin_lock(&vmap_area_lock);
689         va = __find_vmap_area(addr);
690         spin_unlock(&vmap_area_lock);
691
692         return va;
693 }
694
695 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
696 {
697         struct vmap_area *va;
698
699         va = find_vmap_area(addr);
700         BUG_ON(!va);
701         free_unmap_vmap_area(va);
702 }
703
704
705 /*** Per cpu kva allocator ***/
706
707 /*
708  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
709  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
710  */
711 /*
712  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
713  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
714  * instead (we just need a rough idea)
715  */
716 #if BITS_PER_LONG == 32
717 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
718 #else
719 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
720 #endif
721
722 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
723 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
724 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
725 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
726 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
727 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
728 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
729                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
730                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
731
732 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
733
734 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
735
736 struct vmap_block_queue {
737         spinlock_t lock;
738         struct list_head free;
739 };
740
741 struct vmap_block {
742         spinlock_t lock;
743         struct vmap_area *va;
744         struct vmap_block_queue *vbq;
745         unsigned long free, dirty;
746         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
747         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
748         struct list_head free_list;
749         struct rcu_head rcu_head;
750         struct list_head purge;
751 };
752
753 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
754 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
755
756 /*
757  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
758  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
759  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
760  */
761 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
762 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
763
764 /*
765  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
766  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
767  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
768  * big problem.
769  */
770
771 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
772 {
773         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
774         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
775         return addr;
776 }
777
778 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
779 {
780         struct vmap_block_queue *vbq;
781         struct vmap_block *vb;
782         struct vmap_area *va;
783         unsigned long vb_idx;
784         int node, err;
785
786         node = numa_node_id();
787
788         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
789                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
790         if (unlikely(!vb))
791                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
792
793         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
794                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
795                                         node, gfp_mask);
796         if (IS_ERR(va)) {
797                 kfree(vb);
798                 return ERR_CAST(va);
799         }
800
801         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
802         if (unlikely(err)) {
803                 kfree(vb);
804                 free_vmap_area(va);
805                 return ERR_PTR(err);
806         }
807
808         spin_lock_init(&vb->lock);
809         vb->va = va;
810         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
811         vb->dirty = 0;
812         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
813         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
814         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
815
816         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
817         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
818         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
819         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
820         BUG_ON(err);
821         radix_tree_preload_end();
822
823         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
824         vb->vbq = vbq;
825         spin_lock(&vbq->lock);
826         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
827         spin_unlock(&vbq->lock);
828         put_cpu_var(vmap_block_queue);
829
830         return vb;
831 }
832
833 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
834 {
835         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
836
837         kfree(vb);
838 }
839
840 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
841 {
842         struct vmap_block *tmp;
843         unsigned long vb_idx;
844
845         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
846         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
847         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
848         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
849         BUG_ON(tmp != vb);
850
851         free_vmap_area_noflush(vb->va);
852         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
853 }
854
855 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
856 {
857         LIST_HEAD(purge);
858         struct vmap_block *vb;
859         struct vmap_block *n_vb;
860         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
861
862         rcu_read_lock();
863         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
864
865                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
866                         continue;
867
868                 spin_lock(&vb->lock);
869                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
870                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
871                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
872                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
873                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
874                         spin_lock(&vbq->lock);
875                         list_del_rcu(&vb->free_list);
876                         spin_unlock(&vbq->lock);
877                         spin_unlock(&vb->lock);
878                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
879                 } else
880                         spin_unlock(&vb->lock);
881         }
882         rcu_read_unlock();
883
884         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
885                 list_del(&vb->purge);
886                 free_vmap_block(vb);
887         }
888 }
889
890 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
891 {
892         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
893 }
894
895 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
896 {
897         int cpu;
898
899         for_each_possible_cpu(cpu)
900                 purge_fragmented_blocks(cpu);
901 }
902
903 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
904 {
905         struct vmap_block_queue *vbq;
906         struct vmap_block *vb;
907         unsigned long addr = 0;
908         unsigned int order;
909         int purge = 0;
910
911         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
912         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
913         order = get_order(size);
914
915 again:
916         rcu_read_lock();
917         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
918         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
919                 int i;
920
921                 spin_lock(&vb->lock);
922                 if (vb->free < 1UL << order)
923                         goto next;
924
925                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
926                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
927
928                 if (i < 0) {
929                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
930                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
931                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
932                                 purge = 1;
933                         }
934                         goto next;
935                 }
936                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
937                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
938                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
939                 vb->free -= 1UL << order;
940                 if (vb->free == 0) {
941                         spin_lock(&vbq->lock);
942                         list_del_rcu(&vb->free_list);
943                         spin_unlock(&vbq->lock);
944                 }
945                 spin_unlock(&vb->lock);
946                 break;
947 next:
948                 spin_unlock(&vb->lock);
949         }
950
951         if (purge)
952                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
953
954         put_cpu_var(vmap_block_queue);
955         rcu_read_unlock();
956
957         if (!addr) {
958                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
959                 if (IS_ERR(vb))
960                         return vb;
961                 goto again;
962         }
963
964         return (void *)addr;
965 }
966
967 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
968 {
969         unsigned long offset;
970         unsigned long vb_idx;
971         unsigned int order;
972         struct vmap_block *vb;
973
974         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
975         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
976
977         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
978
979         order = get_order(size);
980
981         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
982
983         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
984         rcu_read_lock();
985         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
986         rcu_read_unlock();
987         BUG_ON(!vb);
988
989         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
990
991         spin_lock(&vb->lock);
992         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
993
994         vb->dirty += 1UL << order;
995         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
996                 BUG_ON(vb->free);
997                 spin_unlock(&vb->lock);
998                 free_vmap_block(vb);
999         } else
1000                 spin_unlock(&vb->lock);
1001 }
1002
1003 /**
1004  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1005  *
1006  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1007  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1008  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1009  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1010  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1011  *
1012  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1013  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1014  * from the vmap layer.
1015  */
1016 void vm_unmap_aliases(void)
1017 {
1018         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1019         int cpu;
1020         int flush = 0;
1021
1022         if (unlikely(!vmap_initialized))
1023                 return;
1024
1025         for_each_possible_cpu(cpu) {
1026                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1027                 struct vmap_block *vb;
1028
1029                 rcu_read_lock();
1030                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1031                         int i;
1032
1033                         spin_lock(&vb->lock);
1034                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1035                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1036                                 unsigned long s, e;
1037                                 int j;
1038                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1039                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1040
1041                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1042                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1043                                 flush = 1;
1044
1045                                 if (s < start)
1046                                         start = s;
1047                                 if (e > end)
1048                                         end = e;
1049
1050                                 i = j;
1051                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1052                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1053                         }
1054                         spin_unlock(&vb->lock);
1055                 }
1056                 rcu_read_unlock();
1057         }
1058
1059         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1060 }
1061 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1062
1063 /**
1064  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1065  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1066  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1067  */
1068 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1069 {
1070         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1071         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1072
1073         BUG_ON(!addr);
1074         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1075         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1076         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1077
1078         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1079         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1080
1081         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1082                 vb_free(mem, size);
1083         else
1084                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1085 }
1086 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1087
1088 /**
1089  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1090  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1091  * @count: number of pages
1092  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1093  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1094  *
1095  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1096  */
1097 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1098 {
1099         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1100         unsigned long addr;
1101         void *mem;
1102
1103         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1104                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1105                 if (IS_ERR(mem))
1106                         return NULL;
1107                 addr = (unsigned long)mem;
1108         } else {
1109                 struct vmap_area *va;
1110                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1111                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1112                 if (IS_ERR(va))
1113                         return NULL;
1114
1115                 addr = va->va_start;
1116                 mem = (void *)addr;
1117         }
1118         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1119                 vm_unmap_ram(mem, count);
1120                 return NULL;
1121         }
1122         return mem;
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1125
1126 /**
1127  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1128  * @vm: vm_struct to register
1129  * @align: requested alignment
1130  *
1131  * This function is used to register kernel vm area before
1132  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1133  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1134  * vm->addr contains the allocated address.
1135  *
1136  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1137  */
1138 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1139 {
1140         static size_t vm_init_off __initdata;
1141         unsigned long addr;
1142
1143         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1144         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1145
1146         vm->addr = (void *)addr;
1147
1148         vm->next = vmlist;
1149         vmlist = vm;
1150 }
1151
1152 void __init vmalloc_init(void)
1153 {
1154         struct vmap_area *va;
1155         struct vm_struct *tmp;
1156         int i;
1157
1158         for_each_possible_cpu(i) {
1159                 struct vmap_block_queue *vbq;
1160
1161                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1162                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1163                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1164         }
1165
1166         /* Import existing vmlist entries. */
1167         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1168                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1169                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1170                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1171                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1172                 __insert_vmap_area(va);
1173         }
1174
1175         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1176
1177         vmap_initialized = true;
1178 }
1179
1180 /**
1181  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1182  * @addr: start of the VM area to map
1183  * @size: size of the VM area to map
1184  * @prot: page protection flags to use
1185  * @pages: pages to map
1186  *
1187  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1188  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1189  * friends.
1190  *
1191  * NOTE:
1192  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1193  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1194  * before calling this function.
1195  *
1196  * RETURNS:
1197  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1198  */
1199 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1200                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1201 {
1202         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1203 }
1204
1205 /**
1206  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1207  * @addr: start of the VM area to unmap
1208  * @size: size of the VM area to unmap
1209  *
1210  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1211  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1212  * friends.
1213  *
1214  * NOTE:
1215  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1216  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1217  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1218  */
1219 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1220 {
1221         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1224
1225 /**
1226  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1227  * @addr: start of the VM area to unmap
1228  * @size: size of the VM area to unmap
1229  *
1230  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1231  * the unmapping and tlb after.
1232  */
1233 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1234 {
1235         unsigned long end = addr + size;
1236
1237         flush_cache_vunmap(addr, end);
1238         vunmap_page_range(addr, end);
1239         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1240 }
1241
1242 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1243 {
1244         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1245         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1246         int err;
1247
1248         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1249         if (err > 0) {
1250                 *pages += err;
1251                 err = 0;
1252         }
1253
1254         return err;
1255 }
1256 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1257
1258 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1259 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1260 struct vm_struct *vmlist;
1261
1262 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1263                               unsigned long flags, void *caller)
1264 {
1265         struct vm_struct *tmp, **p;
1266
1267         vm->flags = flags;
1268         vm->addr = (void *)va->va_start;
1269         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1270         vm->caller = caller;
1271         va->private = vm;
1272         va->flags |= VM_VM_AREA;
1273
1274         write_lock(&vmlist_lock);
1275         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1276                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1277                         break;
1278         }
1279         vm->next = *p;
1280         *p = vm;
1281         write_unlock(&vmlist_lock);
1282 }
1283
1284 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1285                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1286                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1287 {
1288         static struct vmap_area *va;
1289         struct vm_struct *area;
1290
1291         BUG_ON(in_interrupt());
1292         if (flags & VM_IOREMAP) {
1293                 int bit = fls(size);
1294
1295                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1296                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1297                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1298                         bit = PAGE_SHIFT;
1299
1300                 align = 1ul << bit;
1301         }
1302
1303         size = PAGE_ALIGN(size);
1304         if (unlikely(!size))
1305                 return NULL;
1306
1307         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1308         if (unlikely(!area))
1309                 return NULL;
1310
1311         /*
1312          * We always allocate a guard page.
1313          */
1314         size += PAGE_SIZE;
1315
1316         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1317         if (IS_ERR(va)) {
1318                 kfree(area);
1319                 return NULL;
1320         }
1321
1322         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1323         return area;
1324 }
1325
1326 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1327                                 unsigned long start, unsigned long end)
1328 {
1329         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1330                                                 __builtin_return_address(0));
1331 }
1332 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1333
1334 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1335                                        unsigned long start, unsigned long end,
1336                                        void *caller)
1337 {
1338         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1339                                   caller);
1340 }
1341
1342 /**
1343  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1344  *      @size:          size of the area
1345  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1346  *
1347  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1348  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1349  *      on success or %NULL on failure.
1350  */
1351 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1352 {
1353         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1354                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1355 }
1356
1357 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1358                                 void *caller)
1359 {
1360         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1361                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1362 }
1363
1364 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1365 {
1366         struct vmap_area *va;
1367
1368         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1369         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1370                 return va->private;
1371
1372         return NULL;
1373 }
1374
1375 /**
1376  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1377  *      @addr:          base address
1378  *
1379  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1380  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1381  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1382  */
1383 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1384 {
1385         struct vmap_area *va;
1386
1387         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1388         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1389                 struct vm_struct *vm = va->private;
1390                 struct vm_struct *tmp, **p;
1391                 /*
1392                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1393                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1394                  * vmap.)
1395                  */
1396                 write_lock(&vmlist_lock);
1397                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1398                         ;
1399                 *p = tmp->next;
1400                 write_unlock(&vmlist_lock);
1401
1402                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1403                 free_unmap_vmap_area(va);
1404                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1405
1406                 return vm;
1407         }
1408         return NULL;
1409 }
1410
1411 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1412 {
1413         struct vm_struct *area;
1414
1415         if (!addr)
1416                 return;
1417
1418         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1419                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1420                 return;
1421         }
1422
1423         area = remove_vm_area(addr);
1424         if (unlikely(!area)) {
1425                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1426                                 addr);
1427                 return;
1428         }
1429
1430         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1431         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1432
1433         if (deallocate_pages) {
1434                 int i;
1435
1436                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1437                         struct page *page = area->pages[i];
1438
1439                         BUG_ON(!page);
1440                         __free_page(page);
1441                 }
1442
1443                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1444                         vfree(area->pages);
1445                 else
1446                         kfree(area->pages);
1447         }
1448
1449         kfree(area);
1450         return;
1451 }
1452
1453 /**
1454  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1455  *      @addr:          memory base address
1456  *
1457  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1458  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1459  *      NULL, no operation is performed.
1460  *
1461  *      Must not be called in interrupt context.
1462  */
1463 void vfree(const void *addr)
1464 {
1465         BUG_ON(in_interrupt());
1466
1467         kmemleak_free(addr);
1468
1469         __vunmap(addr, 1);
1470 }
1471 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1472
1473 /**
1474  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1475  *      @addr:          memory base address
1476  *
1477  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1478  *      which was created from the page array passed to vmap().
1479  *
1480  *      Must not be called in interrupt context.
1481  */
1482 void vunmap(const void *addr)
1483 {
1484         BUG_ON(in_interrupt());
1485         might_sleep();
1486         __vunmap(addr, 0);
1487 }
1488 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1489
1490 /**
1491  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1492  *      @pages:         array of page pointers
1493  *      @count:         number of pages to map
1494  *      @flags:         vm_area->flags
1495  *      @prot:          page protection for the mapping
1496  *
1497  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1498  *      space.
1499  */
1500 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1501                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1502 {
1503         struct vm_struct *area;
1504
1505         might_sleep();
1506
1507         if (count > totalram_pages)
1508                 return NULL;
1509
1510         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1511                                         __builtin_return_address(0));
1512         if (!area)
1513                 return NULL;
1514
1515         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1516                 vunmap(area->addr);
1517                 return NULL;
1518         }
1519
1520         return area->addr;
1521 }
1522 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1523
1524 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1525                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1526                             int node, void *caller);
1527 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1528                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1529 {
1530         const int order = 0;
1531         struct page **pages;
1532         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1533         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1534
1535         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1536         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1537
1538         area->nr_pages = nr_pages;
1539         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1540         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1541                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1542                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1543                 area->flags |= VM_VPAGES;
1544         } else {
1545                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1546         }
1547         area->pages = pages;
1548         area->caller = caller;
1549         if (!area->pages) {
1550                 remove_vm_area(area->addr);
1551                 kfree(area);
1552                 return NULL;
1553         }
1554
1555         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1556                 struct page *page;
1557                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1558
1559                 if (node < 0)
1560                         page = alloc_page(tmp_mask);
1561                 else
1562                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1563
1564                 if (unlikely(!page)) {
1565                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1566                         area->nr_pages = i;
1567                         goto fail;
1568                 }
1569                 area->pages[i] = page;
1570         }
1571
1572         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1573                 goto fail;
1574         return area->addr;
1575
1576 fail:
1577         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, "vmalloc: allocation failure, "
1578                           "allocated %ld of %ld bytes\n",
1579                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1580         vfree(area->addr);
1581         return NULL;
1582 }
1583
1584 /**
1585  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1586  *      @size:          allocation size
1587  *      @align:         desired alignment
1588  *      @start:         vm area range start
1589  *      @end:           vm area range end
1590  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1591  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1592  *      @node:          node to use for allocation or -1
1593  *      @caller:        caller's return address
1594  *
1595  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1596  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1597  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1598  */
1599 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1600                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1601                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1602 {
1603         struct vm_struct *area;
1604         void *addr;
1605         unsigned long real_size = size;
1606
1607         size = PAGE_ALIGN(size);
1608         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1609                 return NULL;
1610
1611         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, start, end, node,
1612                                   gfp_mask, caller);
1613
1614         if (!area)
1615                 return NULL;
1616
1617         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1618
1619         /*
1620          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1621          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1622          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1623          */
1624         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1625
1626         return addr;
1627 }
1628
1629 /**
1630  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1631  *      @size:          allocation size
1632  *      @align:         desired alignment
1633  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1634  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1635  *      @node:          node to use for allocation or -1
1636  *      @caller:        caller's return address
1637  *
1638  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1639  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1640  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1641  */
1642 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1643                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1644                             int node, void *caller)
1645 {
1646         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1647                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1648 }
1649
1650 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1651 {
1652         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1653                                 __builtin_return_address(0));
1654 }
1655 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1656
1657 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1658                                         int node, gfp_t flags)
1659 {
1660         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1661                                         node, __builtin_return_address(0));
1662 }
1663
1664 /**
1665  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1666  *      @size:          allocation size
1667  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1668  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1669  *
1670  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1671  *      use __vmalloc() instead.
1672  */
1673 void *vmalloc(unsigned long size)
1674 {
1675         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1676 }
1677 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1678
1679 /**
1680  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1681  *      @size:  allocation size
1682  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1683  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1684  *      The memory allocated is set to zero.
1685  *
1686  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1687  *      use __vmalloc() instead.
1688  */
1689 void *vzalloc(unsigned long size)
1690 {
1691         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1692                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1693 }
1694 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1695
1696 /**
1697  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1698  * @size: allocation size
1699  *
1700  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1701  * without leaking data.
1702  */
1703 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1704 {
1705         struct vm_struct *area;
1706         void *ret;
1707
1708         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1709                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1710                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1711         if (ret) {
1712                 area = find_vm_area(ret);
1713                 area->flags |= VM_USERMAP;
1714         }
1715         return ret;
1716 }
1717 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1718
1719 /**
1720  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1721  *      @size:          allocation size
1722  *      @node:          numa node
1723  *
1724  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1725  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1726  *
1727  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1728  *      use __vmalloc() instead.
1729  */
1730 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1731 {
1732         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1733                                         node, __builtin_return_address(0));
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1736
1737 /**
1738  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1739  * @size:       allocation size
1740  * @node:       numa node
1741  *
1742  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1743  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1744  * The memory allocated is set to zero.
1745  *
1746  * For tight control over page level allocator and protection flags
1747  * use __vmalloc_node() instead.
1748  */
1749 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1750 {
1751         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1752                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1753 }
1754 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1755
1756 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1757 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1758 #endif
1759
1760 /**
1761  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1762  *      @size:          allocation size
1763  *
1764  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1765  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1766  *      executable kernel virtual space.
1767  *
1768  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1769  *      use __vmalloc() instead.
1770  */
1771
1772 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1773 {
1774         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1775                               -1, __builtin_return_address(0));
1776 }
1777
1778 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1779 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1780 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1781 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1782 #else
1783 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1784 #endif
1785
1786 /**
1787  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1788  *      @size:          allocation size
1789  *
1790  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1791  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1792  */
1793 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1794 {
1795         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1796                               -1, __builtin_return_address(0));
1797 }
1798 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1799
1800 /**
1801  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1802  *      @size:          allocation size
1803  *
1804  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1805  * mapped to userspace without leaking data.
1806  */
1807 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1808 {
1809         struct vm_struct *area;
1810         void *ret;
1811
1812         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1813                              -1, __builtin_return_address(0));
1814         if (ret) {
1815                 area = find_vm_area(ret);
1816                 area->flags |= VM_USERMAP;
1817         }
1818         return ret;
1819 }
1820 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1821
1822 /*
1823  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1824  * If the page is not present, fill zero.
1825  */
1826
1827 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1828 {
1829         struct page *p;
1830         int copied = 0;
1831
1832         while (count) {
1833                 unsigned long offset, length;
1834
1835                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1836                 length = PAGE_SIZE - offset;
1837                 if (length > count)
1838                         length = count;
1839                 p = vmalloc_to_page(addr);
1840                 /*
1841                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1842                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1843                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1844                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1845                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1846                  */
1847                 if (p) {
1848                         /*
1849                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1850                          * function description)
1851                          */
1852                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1853                         memcpy(buf, map + offset, length);
1854                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1855                 } else
1856                         memset(buf, 0, length);
1857
1858                 addr += length;
1859                 buf += length;
1860                 copied += length;
1861                 count -= length;
1862         }
1863         return copied;
1864 }
1865
1866 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1867 {
1868         struct page *p;
1869         int copied = 0;
1870
1871         while (count) {
1872                 unsigned long offset, length;
1873
1874                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1875                 length = PAGE_SIZE - offset;
1876                 if (length > count)
1877                         length = count;
1878                 p = vmalloc_to_page(addr);
1879                 /*
1880                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1881                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1882                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1883                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1884                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1885                  */
1886                 if (p) {
1887                         /*
1888                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1889                          * function description)
1890                          */
1891                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1892                         memcpy(map + offset, buf, length);
1893                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1894                 }
1895                 addr += length;
1896                 buf += length;
1897                 copied += length;
1898                 count -= length;
1899         }
1900         return copied;
1901 }
1902
1903 /**
1904  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1905  *      @buf:           buffer for reading data
1906  *      @addr:          vm address.
1907  *      @count:         number of bytes to be read.
1908  *
1909  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1910  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1911  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1912  *
1913  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1914  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1915  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1916  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1917  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1918  *
1919  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1920  *      vm_struct area, returns 0.
1921  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1922  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1923  *
1924  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1925  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1926  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1927  *      any informaion, as /dev/kmem.
1928  *
1929  */
1930
1931 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1932 {
1933         struct vm_struct *tmp;
1934         char *vaddr, *buf_start = buf;
1935         unsigned long buflen = count;
1936         unsigned long n;
1937
1938         /* Don't allow overflow */
1939         if ((unsigned long) addr + count < count)
1940                 count = -(unsigned long) addr;
1941
1942         read_lock(&vmlist_lock);
1943         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1944                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1945                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1946                         continue;
1947                 while (addr < vaddr) {
1948                         if (count == 0)
1949                                 goto finished;
1950                         *buf = '\0';
1951                         buf++;
1952                         addr++;
1953                         count--;
1954                 }
1955                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1956                 if (n > count)
1957                         n = count;
1958                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1959                         aligned_vread(buf, addr, n);
1960                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1961                         memset(buf, 0, n);
1962                 buf += n;
1963                 addr += n;
1964                 count -= n;
1965         }
1966 finished:
1967         read_unlock(&vmlist_lock);
1968
1969         if (buf == buf_start)
1970                 return 0;
1971         /* zero-fill memory holes */
1972         if (buf != buf_start + buflen)
1973                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1974
1975         return buflen;
1976 }
1977
1978 /**
1979  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1980  *      @buf:           buffer for source data
1981  *      @addr:          vm address.
1982  *      @count:         number of bytes to be read.
1983  *
1984  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1985  *      (same number to @count).
1986  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1987  *      vmalloc area, returns 0.
1988  *
1989  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1990  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1991  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1992  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1993  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1994  *
1995  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1996  *      vm_struct area, returns 0.
1997  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1998  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1999  *
2000  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2001  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2002  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2003  *      any informaion, as /dev/kmem.
2004  */
2005
2006 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2007 {
2008         struct vm_struct *tmp;
2009         char *vaddr;
2010         unsigned long n, buflen;
2011         int copied = 0;
2012
2013         /* Don't allow overflow */
2014         if ((unsigned long) addr + count < count)
2015                 count = -(unsigned long) addr;
2016         buflen = count;
2017
2018         read_lock(&vmlist_lock);
2019         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2020                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2021                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2022                         continue;
2023                 while (addr < vaddr) {
2024                         if (count == 0)
2025                                 goto finished;
2026                         buf++;
2027                         addr++;
2028                         count--;
2029                 }
2030                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2031                 if (n > count)
2032                         n = count;
2033                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2034                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2035                         copied++;
2036                 }
2037                 buf += n;
2038                 addr += n;
2039                 count -= n;
2040         }
2041 finished:
2042         read_unlock(&vmlist_lock);
2043         if (!copied)
2044                 return 0;
2045         return buflen;
2046 }
2047
2048 /**
2049  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2050  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2051  *      @addr:          vmalloc memory
2052  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2053  *
2054  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2055  *
2056  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2057  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2058  *      that criteria isn't met.
2059  *
2060  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2061  */
2062 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2063                                                 unsigned long pgoff)
2064 {
2065         struct vm_struct *area;
2066         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2067         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2068
2069         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2070                 return -EINVAL;
2071
2072         area = find_vm_area(addr);
2073         if (!area)
2074                 return -EINVAL;
2075
2076         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2077                 return -EINVAL;
2078
2079         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2080                 return -EINVAL;
2081
2082         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2083         do {
2084                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2085                 int ret;
2086
2087                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2088                 if (ret)
2089                         return ret;
2090
2091                 uaddr += PAGE_SIZE;
2092                 addr += PAGE_SIZE;
2093                 usize -= PAGE_SIZE;
2094         } while (usize > 0);
2095
2096         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2097         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2098
2099         return 0;
2100 }
2101 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2102
2103 /*
2104  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2105  * have one.
2106  */
2107 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2108 {
2109 }
2110
2111
2112 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2113 {
2114         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2115         return 0;
2116 }
2117
2118 /**
2119  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2120  *      @size:          size of the area
2121  *
2122  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2123  *
2124  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2125  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2126  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2127  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2128  *      processes.
2129  */
2130 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2131 {
2132         struct vm_struct *area;
2133
2134         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2135                                 __builtin_return_address(0));
2136         if (area == NULL)
2137                 return NULL;
2138
2139         /*
2140          * This ensures that page tables are constructed for this region
2141          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2142          */
2143         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2144                                 area->size, f, NULL)) {
2145                 free_vm_area(area);
2146                 return NULL;
2147         }
2148
2149         return area;
2150 }
2151 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2152
2153 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2154 {
2155         struct vm_struct *ret;
2156         ret = remove_vm_area(area->addr);
2157         BUG_ON(ret != area);
2158         kfree(area);
2159 }
2160 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2161
2162 #ifdef CONFIG_SMP
2163 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2164 {
2165         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2166 }
2167
2168 /**
2169  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2170  * @end: target address
2171  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2172  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2173  *
2174  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2175  *          %false if no vmap_area exists
2176  *
2177  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2178  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2179  */
2180 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2181                                struct vmap_area **pnext,
2182                                struct vmap_area **pprev)
2183 {
2184         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2185         struct vmap_area *va = NULL;
2186
2187         while (n) {
2188                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2189                 if (end < va->va_end)
2190                         n = n->rb_left;
2191                 else if (end > va->va_end)
2192                         n = n->rb_right;
2193                 else
2194                         break;
2195         }
2196
2197         if (!va)
2198                 return false;
2199
2200         if (va->va_end > end) {
2201                 *pnext = va;
2202                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2203         } else {
2204                 *pprev = va;
2205                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2206         }
2207         return true;
2208 }
2209
2210 /**
2211  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2212  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2213  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2214  * @align: alignment
2215  *
2216  * Returns: determined end address
2217  *
2218  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2219  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2220  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2221  *
2222  * Please note that the address returned by this function may fall
2223  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2224  * that.
2225  */
2226 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2227                                        struct vmap_area **pprev,
2228                                        unsigned long align)
2229 {
2230         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2231         unsigned long addr;
2232
2233         if (*pnext)
2234                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2235         else
2236                 addr = vmalloc_end;
2237
2238         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2239                 *pnext = *pprev;
2240                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2241         }
2242
2243         return addr;
2244 }
2245
2246 /**
2247  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2248  * @offsets: array containing offset of each area
2249  * @sizes: array containing size of each area
2250  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2251  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2252  *
2253  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2254  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2255  *
2256  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2257  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2258  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2259  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2260  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2261  * areas are allocated from top.
2262  *
2263  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2264  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2265  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2266  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2267  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2268  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2269  */
2270 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2271                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2272                                      size_t align)
2273 {
2274         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2275         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2276         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2277         struct vm_struct **vms;
2278         int area, area2, last_area, term_area;
2279         unsigned long base, start, end, last_end;
2280         bool purged = false;
2281
2282         /* verify parameters and allocate data structures */
2283         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2284         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2285                 start = offsets[area];
2286                 end = start + sizes[area];
2287
2288                 /* is everything aligned properly? */
2289                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2290                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2291
2292                 /* detect the area with the highest address */
2293                 if (start > offsets[last_area])
2294                         last_area = area;
2295
2296                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2297                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2298                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2299
2300                         if (area2 == area)
2301                                 continue;
2302
2303                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2304                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2305                 }
2306         }
2307         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2308
2309         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2310                 WARN_ON(true);
2311                 return NULL;
2312         }
2313
2314         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2315         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2316         if (!vas || !vms)
2317                 goto err_free;
2318
2319         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2320                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2321                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2322                 if (!vas[area] || !vms[area])
2323                         goto err_free;
2324         }
2325 retry:
2326         spin_lock(&vmap_area_lock);
2327
2328         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2329         area = term_area = last_area;
2330         start = offsets[area];
2331         end = start + sizes[area];
2332
2333         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2334                 base = vmalloc_end - last_end;
2335                 goto found;
2336         }
2337         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2338
2339         while (true) {
2340                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2341                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2342
2343                 /*
2344                  * base might have underflowed, add last_end before
2345                  * comparing.
2346                  */
2347                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2348                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2349                         if (!purged) {
2350                                 purge_vmap_area_lazy();
2351                                 purged = true;
2352                                 goto retry;
2353                         }
2354                         goto err_free;
2355                 }
2356
2357                 /*
2358                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2359                  * right below next and then recheck.
2360                  */
2361                 if (next && next->va_start < base + end) {
2362                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2363                         term_area = area;
2364                         continue;
2365                 }
2366
2367                 /*
2368                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2369                  * base so that it's right below new next and then
2370                  * recheck.
2371                  */
2372                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2373                         next = prev;
2374                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2375                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2376                         term_area = area;
2377                         continue;
2378                 }
2379
2380                 /*
2381                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2382                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2383                  */
2384                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2385                 if (area == term_area)
2386                         break;
2387                 start = offsets[area];
2388                 end = start + sizes[area];
2389                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2390         }
2391 found:
2392         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2393         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2394                 struct vmap_area *va = vas[area];
2395
2396                 va->va_start = base + offsets[area];
2397                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2398                 __insert_vmap_area(va);
2399         }
2400
2401         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2402
2403         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2404
2405         /* insert all vm's */
2406         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2407                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2408                                   pcpu_get_vm_areas);
2409
2410         kfree(vas);
2411         return vms;
2412
2413 err_free:
2414         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2415                 if (vas)
2416                         kfree(vas[area]);
2417                 if (vms)
2418                         kfree(vms[area]);
2419         }
2420         kfree(vas);
2421         kfree(vms);
2422         return NULL;
2423 }
2424
2425 /**
2426  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2427  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2428  * @nr_vms: the number of allocated areas
2429  *
2430  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2431  */
2432 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2433 {
2434         int i;
2435
2436         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2437                 free_vm_area(vms[i]);
2438         kfree(vms);
2439 }
2440 #endif  /* CONFIG_SMP */
2441
2442 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2443 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2444         __acquires(&vmlist_lock)
2445 {
2446         loff_t n = *pos;
2447         struct vm_struct *v;
2448
2449         read_lock(&vmlist_lock);
2450         v = vmlist;
2451         while (n > 0 && v) {
2452                 n--;
2453                 v = v->next;
2454         }
2455         if (!n)
2456                 return v;
2457
2458         return NULL;
2459
2460 }
2461
2462 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2463 {
2464         struct vm_struct *v = p;
2465
2466         ++*pos;
2467         return v->next;
2468 }
2469
2470 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2471         __releases(&vmlist_lock)
2472 {
2473         read_unlock(&vmlist_lock);
2474 }
2475
2476 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2477 {
2478         if (NUMA_BUILD) {
2479                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2480
2481                 if (!counters)
2482                         return;
2483
2484                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2485
2486                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2487                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2488
2489                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2490                         if (counters[nr])
2491                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2492         }
2493 }
2494
2495 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2496 {
2497         struct vm_struct *v = p;
2498
2499         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2500                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2501
2502         if (v->caller)
2503                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2504
2505         if (v->nr_pages)
2506                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2507
2508         if (v->phys_addr)
2509                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2510
2511         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2512                 seq_printf(m, " ioremap");
2513
2514         if (v->flags & VM_ALLOC)
2515                 seq_printf(m, " vmalloc");
2516
2517         if (v->flags & VM_MAP)
2518                 seq_printf(m, " vmap");
2519
2520         if (v->flags & VM_USERMAP)
2521                 seq_printf(m, " user");
2522
2523         if (v->flags & VM_VPAGES)
2524                 seq_printf(m, " vpages");
2525
2526         show_numa_info(m, v);
2527         seq_putc(m, '\n');
2528         return 0;
2529 }
2530
2531 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2532         .start = s_start,
2533         .next = s_next,
2534         .stop = s_stop,
2535         .show = s_show,
2536 };
2537
2538 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2539 {
2540         unsigned int *ptr = NULL;
2541         int ret;
2542
2543         if (NUMA_BUILD) {
2544                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2545                 if (ptr == NULL)
2546                         return -ENOMEM;
2547         }
2548         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2549         if (!ret) {
2550                 struct seq_file *m = file->private_data;
2551                 m->private = ptr;
2552         } else
2553                 kfree(ptr);
2554         return ret;
2555 }
2556
2557 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2558         .open           = vmalloc_open,
2559         .read           = seq_read,
2560         .llseek         = seq_lseek,
2561         .release        = seq_release_private,
2562 };
2563
2564 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2565 {
2566         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2567         return 0;
2568 }
2569 module_init(proc_vmalloc_init);
2570 #endif
2571