]> rtime.felk.cvut.cz Git - hercules2020/nv-tegra/linux-4.4.git/blob - mm/vmalloc.c
pcie: host: tegra: fix bus data memory permissions
[hercules2020/nv-tegra/linux-4.4.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/llist.h>
32 #include <linux/bitops.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/shmparam.h>
37
38 #include "internal.h"
39
40 struct vfree_deferred {
41         struct llist_head list;
42         struct work_struct wq;
43 };
44 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
45
46 static void __vunmap(const void *, int);
47
48 static void free_work(struct work_struct *w)
49 {
50         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
51         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
52         while (llnode) {
53                 void *p = llnode;
54                 llnode = llist_next(llnode);
55                 __vunmap(p, 1);
56         }
57 }
58
59 /*** Page table manipulation functions ***/
60
61 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pte_t *pte;
64
65         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
66         do {
67                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
68                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
69         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
70 }
71
72 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pmd_t *pmd;
75         unsigned long next;
76
77         pmd = pmd_offset(pud, addr);
78         do {
79                 next = pmd_addr_end(addr, end);
80                 if (pmd_clear_huge(pmd))
81                         continue;
82                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
83                         continue;
84                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
85         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
86 }
87
88 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
89 {
90         pud_t *pud;
91         unsigned long next;
92
93         pud = pud_offset(pgd, addr);
94         do {
95                 next = pud_addr_end(addr, end);
96                 if (pud_clear_huge(pud))
97                         continue;
98                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
99                         continue;
100                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
101         } while (pud++, addr = next, addr != end);
102 }
103
104 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
105 {
106         pgd_t *pgd;
107         unsigned long next;
108
109         BUG_ON(addr >= end);
110         pgd = pgd_offset_k(addr);
111         do {
112                 next = pgd_addr_end(addr, end);
113                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
114                         continue;
115                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
116         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
117 }
118
119 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
120                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
121 {
122         pte_t *pte;
123
124         /*
125          * nr is a running index into the array which helps higher level
126          * callers keep track of where we're up to.
127          */
128
129         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
130         if (!pte)
131                 return -ENOMEM;
132         do {
133                 struct page *page = pages[*nr];
134
135                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
136                         return -EBUSY;
137                 if (WARN_ON(!page))
138                         return -ENOMEM;
139                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
140                 (*nr)++;
141         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
142         return 0;
143 }
144
145 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
146                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
147 {
148         pmd_t *pmd;
149         unsigned long next;
150
151         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
152         if (!pmd)
153                 return -ENOMEM;
154         do {
155                 next = pmd_addr_end(addr, end);
156                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
157                         return -ENOMEM;
158         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
159         return 0;
160 }
161
162 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
163                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
164 {
165         pud_t *pud;
166         unsigned long next;
167
168         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
169         if (!pud)
170                 return -ENOMEM;
171         do {
172                 next = pud_addr_end(addr, end);
173                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
174                         return -ENOMEM;
175         } while (pud++, addr = next, addr != end);
176         return 0;
177 }
178
179 /*
180  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
181  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
182  *
183  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
184  */
185 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
186                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
187 {
188         pgd_t *pgd;
189         unsigned long next;
190         unsigned long addr = start;
191         int err = 0;
192         int nr = 0;
193
194         BUG_ON(addr >= end);
195         pgd = pgd_offset_k(addr);
196         do {
197                 next = pgd_addr_end(addr, end);
198                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
199                 if (err)
200                         return err;
201         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
202
203         return nr;
204 }
205
206 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
207                            pgprot_t prot, struct page **pages)
208 {
209         int ret;
210
211         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
212         flush_cache_vmap(start, end);
213         return ret;
214 }
215
216 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
217 {
218         /*
219          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
220          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
221          * just put it in the vmalloc space.
222          */
223 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
224         unsigned long addr = (unsigned long)x;
225         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
226                 return 1;
227 #endif
228         return is_vmalloc_addr(x);
229 }
230
231 /*
232  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
233  */
234 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
235 {
236         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
237         struct page *page = NULL;
238         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
239
240         /*
241          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
242          * architectures that do not vmalloc module space
243          */
244         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
245
246         if (!pgd_none(*pgd)) {
247                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
248                 if (!pud_none(*pud)) {
249                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
250                         if (!pmd_none(*pmd)) {
251                                 pte_t *ptep, pte;
252
253                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
254                                 pte = *ptep;
255                                 if (pte_present(pte))
256                                         page = pte_page(pte);
257                                 pte_unmap(ptep);
258                         }
259                 }
260         }
261         return page;
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
264
265 /*
266  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
267  */
268 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
269 {
270         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
271 }
272 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
273
274
275 /*** Global kva allocator ***/
276
277 #define VM_LAZY_FREE    0x01
278 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
279 #define VM_VM_AREA      0x04
280
281 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
282 /* Export for kexec only */
283 LIST_HEAD(vmap_area_list);
284 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
285
286 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
287 static struct rb_node *free_vmap_cache;
288 static unsigned long cached_hole_size;
289 static unsigned long cached_vstart;
290 static unsigned long cached_align;
291
292 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
293
294 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
295 {
296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
297
298         while (n) {
299                 struct vmap_area *va;
300
301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
302                 if (addr < va->va_start)
303                         n = n->rb_left;
304                 else if (addr >= va->va_end)
305                         n = n->rb_right;
306                 else
307                         return va;
308         }
309
310         return NULL;
311 }
312
313 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
314 {
315         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
316         struct rb_node *parent = NULL;
317         struct rb_node *tmp;
318
319         while (*p) {
320                 struct vmap_area *tmp_va;
321
322                 parent = *p;
323                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
324                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
325                         p = &(*p)->rb_left;
326                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
327                         p = &(*p)->rb_right;
328                 else
329                         BUG();
330         }
331
332         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
333         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
334
335         /* address-sort this list */
336         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
337         if (tmp) {
338                 struct vmap_area *prev;
339                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
340                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
341         } else
342                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
343 }
344
345 static void purge_vmap_area_lazy(void);
346
347 /*
348  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
349  * vstart and vend.
350  */
351 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
352                                 unsigned long align,
353                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
354                                 int node, gfp_t gfp_mask)
355 {
356         struct vmap_area *va;
357         struct rb_node *n;
358         unsigned long addr;
359         int purged = 0;
360         struct vmap_area *first;
361
362         BUG_ON(!size);
363         BUG_ON(offset_in_page(size));
364         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
365
366         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
367                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
368         if (unlikely(!va))
369                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
370
371         /*
372          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
373          * to avoid false negatives.
374          */
375         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
376
377 retry:
378         spin_lock(&vmap_area_lock);
379         /*
380          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
381          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
382          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
383          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
384          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
385          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
386          * without updating cached_hole_size or cached_align.
387          */
388         if (!free_vmap_cache ||
389                         size < cached_hole_size ||
390                         vstart < cached_vstart ||
391                         align < cached_align) {
392 nocache:
393                 cached_hole_size = 0;
394                 free_vmap_cache = NULL;
395         }
396         /* record if we encounter less permissive parameters */
397         cached_vstart = vstart;
398         cached_align = align;
399
400         /* find starting point for our search */
401         if (free_vmap_cache) {
402                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
403                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
404                 if (addr < vstart)
405                         goto nocache;
406                 if (addr + size < addr)
407                         goto overflow;
408
409         } else {
410                 addr = ALIGN(vstart, align);
411                 if (addr + size < addr)
412                         goto overflow;
413
414                 n = vmap_area_root.rb_node;
415                 first = NULL;
416
417                 while (n) {
418                         struct vmap_area *tmp;
419                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
420                         if (tmp->va_end >= addr) {
421                                 first = tmp;
422                                 if (tmp->va_start <= addr)
423                                         break;
424                                 n = n->rb_left;
425                         } else
426                                 n = n->rb_right;
427                 }
428
429                 if (!first)
430                         goto found;
431         }
432
433         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
434         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
435                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
436                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
437                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
438                 if (addr + size < addr)
439                         goto overflow;
440
441                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
442                         goto found;
443
444                 first = list_entry(first->list.next,
445                                 struct vmap_area, list);
446         }
447
448 found:
449         if (addr + size > vend)
450                 goto overflow;
451
452         va->va_start = addr;
453         va->va_end = addr + size;
454         va->flags = 0;
455         __insert_vmap_area(va);
456         free_vmap_cache = &va->rb_node;
457         spin_unlock(&vmap_area_lock);
458
459         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
460         BUG_ON(va->va_start < vstart);
461         BUG_ON(va->va_end > vend);
462
463         return va;
464
465 overflow:
466         spin_unlock(&vmap_area_lock);
467         if (!purged) {
468                 purge_vmap_area_lazy();
469                 purged = 1;
470                 goto retry;
471         }
472         if (printk_ratelimit())
473                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
474                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
475         kfree(va);
476         return ERR_PTR(-EBUSY);
477 }
478
479 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
480 {
481         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
482
483         if (free_vmap_cache) {
484                 if (va->va_end < cached_vstart) {
485                         free_vmap_cache = NULL;
486                 } else {
487                         struct vmap_area *cache;
488                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
489                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
490                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
491                                 /*
492                                  * We don't try to update cached_hole_size or
493                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
494                                  */
495                         }
496                 }
497         }
498         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
499         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
500         list_del_rcu(&va->list);
501
502         /*
503          * Track the highest possible candidate for pcpu area
504          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
505          * here too, consider only end addresses which fall inside
506          * vmalloc area proper.
507          */
508         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
509                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
510
511         kfree_rcu(va, rcu_head);
512 }
513
514 /*
515  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
516  */
517 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
518 {
519         spin_lock(&vmap_area_lock);
520         __free_vmap_area(va);
521         spin_unlock(&vmap_area_lock);
522 }
523
524 /*
525  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
526  */
527 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
528 {
529         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
530 }
531
532 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
533 {
534         /*
535          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
536          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
537          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
538          * space after a page has been freed.
539          *
540          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
541          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
542          *
543          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
544          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
545          * faster).
546          */
547 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
548         vunmap_page_range(start, end);
549         flush_tlb_kernel_range(start, end);
550 #endif
551 }
552
553 /*
554  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
555  * before attempting to purge with a TLB flush.
556  *
557  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
558  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
559  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
560  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
561  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
562  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
563  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
564  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
565  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
566  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
567  * becomes a problem on bigger systems.
568  */
569
570 int sysctl_lazy_vfree_pages = 32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE;
571
572 /*
573  * lazy_vfree_tlb_flush_all_threshold is the maximum size of TLB flush by
574  * area. Beyond that the whole TLB will be flushed.
575  */
576 int sysctl_lazy_vfree_tlb_flush_all_threshold = SZ_512M;
577
578 static unsigned long lazy_max_pages(void)
579 {
580         unsigned int log;
581
582         log = fls(num_online_cpus());
583
584         return log * sysctl_lazy_vfree_pages;
585 }
586
587 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
588
589 /* for per-CPU blocks */
590 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
591
592 /*
593  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
594  * immediately freed.
595  */
596 void set_iounmap_nonlazy(void)
597 {
598         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
599 }
600
601 /*
602  * Purges all lazily-freed vmap areas.
603  *
604  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
605  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
606  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
607  * their own TLB flushing).
608  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
609  *              *end = max(*end, highest purged address)
610  */
611 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
612                                         int sync, int force_flush)
613 {
614         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
615         LIST_HEAD(valist);
616         struct vmap_area *va;
617         struct vmap_area *n_va;
618         int nr = 0;
619
620         /*
621          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
622          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
623          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
624          */
625         if (!sync && !force_flush) {
626                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
627                         return;
628         } else
629                 spin_lock(&purge_lock);
630
631         if (sync)
632                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
633
634         rcu_read_lock();
635         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
636                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
637                         if (va->va_start < *start)
638                                 *start = va->va_start;
639                         if (va->va_end > *end)
640                                 *end = va->va_end;
641                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
642                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
643                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
644                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
645                 }
646         }
647         rcu_read_unlock();
648
649         if (nr)
650                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
651
652         if (nr || force_flush) {
653                 if (nr > (sysctl_lazy_vfree_tlb_flush_all_threshold >> PAGE_SHIFT))
654                         flush_tlb_all();
655                 else
656                         list_for_each_entry(va, &valist, purge_list)
657                                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
658         }
659
660         if (nr) {
661                 spin_lock(&vmap_area_lock);
662                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
663                         __free_vmap_area(va);
664                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
665         }
666         spin_unlock(&purge_lock);
667 }
668
669 /*
670  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
671  * is already purging.
672  */
673 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
674 {
675         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
676
677         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
678 }
679
680 /*
681  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
682  */
683 static void purge_vmap_area_lazy(void)
684 {
685         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
686
687         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
688 }
689
690 /*
691  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
692  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
693  * previously.
694  */
695 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
696 {
697         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
698         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
699         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
700                 try_purge_vmap_area_lazy();
701 }
702
703 /*
704  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
705  * called for the correct range previously.
706  */
707 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
708 {
709         unmap_vmap_area(va);
710         free_vmap_area_noflush(va);
711 }
712
713 /*
714  * Free and unmap a vmap area
715  */
716 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
717 {
718         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
719         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
720 }
721
722 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
723 {
724         struct vmap_area *va;
725
726         spin_lock(&vmap_area_lock);
727         va = __find_vmap_area(addr);
728         spin_unlock(&vmap_area_lock);
729
730         return va;
731 }
732
733 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
734 {
735         struct vmap_area *va;
736
737         va = find_vmap_area(addr);
738         BUG_ON(!va);
739         free_unmap_vmap_area(va);
740 }
741
742
743 /*** Per cpu kva allocator ***/
744
745 /*
746  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
747  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
748  */
749 /*
750  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
751  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
752  * instead (we just need a rough idea)
753  */
754 #if BITS_PER_LONG == 32
755 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
756 #else
757 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
758 #endif
759
760 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
761 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
762 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
763 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
764 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
765 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
766 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
767                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
768                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
769                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
770
771 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
772
773 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
774
775 struct vmap_block_queue {
776         spinlock_t lock;
777         struct list_head free;
778 };
779
780 struct vmap_block {
781         spinlock_t lock;
782         struct vmap_area *va;
783         unsigned long free, dirty;
784         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
785         struct list_head free_list;
786         struct rcu_head rcu_head;
787         struct list_head purge;
788 };
789
790 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
791 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
792
793 /*
794  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
795  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
796  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
797  */
798 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
799 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
800
801 /*
802  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
803  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
804  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
805  * big problem.
806  */
807
808 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
809 {
810         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
811         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
812         return addr;
813 }
814
815 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
816 {
817         unsigned long addr;
818
819         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
820         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
821         return (void *)addr;
822 }
823
824 /**
825  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
826  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
827  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
828  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
829  *
830  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
831  */
832 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
833 {
834         struct vmap_block_queue *vbq;
835         struct vmap_block *vb;
836         struct vmap_area *va;
837         unsigned long vb_idx;
838         int node, err;
839         void *vaddr;
840
841         node = numa_node_id();
842
843         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
844                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
845         if (unlikely(!vb))
846                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
847
848         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
849                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
850                                         node, gfp_mask);
851         if (IS_ERR(va)) {
852                 kfree(vb);
853                 return ERR_CAST(va);
854         }
855
856         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
857         if (unlikely(err)) {
858                 kfree(vb);
859                 free_vmap_area(va);
860                 return ERR_PTR(err);
861         }
862
863         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
864         spin_lock_init(&vb->lock);
865         vb->va = va;
866         /* At least something should be left free */
867         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
868         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
869         vb->dirty = 0;
870         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
871         vb->dirty_max = 0;
872         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
873
874         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
875         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
876         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
877         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
878         BUG_ON(err);
879         radix_tree_preload_end();
880
881         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
882         spin_lock(&vbq->lock);
883         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
884         spin_unlock(&vbq->lock);
885         put_cpu_var(vmap_block_queue);
886
887         return vaddr;
888 }
889
890 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
891 {
892         struct vmap_block *tmp;
893         unsigned long vb_idx;
894
895         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
896         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
897         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
898         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
899         BUG_ON(tmp != vb);
900
901         free_vmap_area_noflush(vb->va);
902         kfree_rcu(vb, rcu_head);
903 }
904
905 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
906 {
907         LIST_HEAD(purge);
908         struct vmap_block *vb;
909         struct vmap_block *n_vb;
910         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
911
912         rcu_read_lock();
913         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
914
915                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
916                         continue;
917
918                 spin_lock(&vb->lock);
919                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
920                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
921                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
922                         vb->dirty_min = 0;
923                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
924                         spin_lock(&vbq->lock);
925                         list_del_rcu(&vb->free_list);
926                         spin_unlock(&vbq->lock);
927                         spin_unlock(&vb->lock);
928                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
929                 } else
930                         spin_unlock(&vb->lock);
931         }
932         rcu_read_unlock();
933
934         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
935                 list_del(&vb->purge);
936                 free_vmap_block(vb);
937         }
938 }
939
940 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
941 {
942         int cpu;
943
944         for_each_possible_cpu(cpu)
945                 purge_fragmented_blocks(cpu);
946 }
947
948 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
949 {
950         struct vmap_block_queue *vbq;
951         struct vmap_block *vb;
952         void *vaddr = NULL;
953         unsigned int order;
954
955         BUG_ON(offset_in_page(size));
956         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
957         if (WARN_ON(size == 0)) {
958                 /*
959                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
960                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
961                  * early.
962                  */
963                 return NULL;
964         }
965         order = get_order(size);
966
967         rcu_read_lock();
968         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
969         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
970                 unsigned long pages_off;
971
972                 spin_lock(&vb->lock);
973                 if (vb->free < (1UL << order)) {
974                         spin_unlock(&vb->lock);
975                         continue;
976                 }
977
978                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
979                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
980                 vb->free -= 1UL << order;
981                 if (vb->free == 0) {
982                         spin_lock(&vbq->lock);
983                         list_del_rcu(&vb->free_list);
984                         spin_unlock(&vbq->lock);
985                 }
986
987                 spin_unlock(&vb->lock);
988                 break;
989         }
990
991         put_cpu_var(vmap_block_queue);
992         rcu_read_unlock();
993
994         /* Allocate new block if nothing was found */
995         if (!vaddr)
996                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
997
998         return vaddr;
999 }
1000
1001 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1002 {
1003         unsigned long offset;
1004         unsigned long vb_idx;
1005         unsigned int order;
1006         struct vmap_block *vb;
1007
1008         BUG_ON(offset_in_page(size));
1009         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1010
1011         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1012
1013         order = get_order(size);
1014
1015         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1016         offset >>= PAGE_SHIFT;
1017
1018         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1019         rcu_read_lock();
1020         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1021         rcu_read_unlock();
1022         BUG_ON(!vb);
1023
1024         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1025
1026         spin_lock(&vb->lock);
1027
1028         /* Expand dirty range */
1029         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1030         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1031
1032         vb->dirty += 1UL << order;
1033         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1034                 BUG_ON(vb->free);
1035                 spin_unlock(&vb->lock);
1036                 free_vmap_block(vb);
1037         } else
1038                 spin_unlock(&vb->lock);
1039 }
1040
1041 /**
1042  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1043  *
1044  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1045  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1046  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1047  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1048  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1049  *
1050  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1051  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1052  * from the vmap layer.
1053  */
1054 void vm_unmap_aliases(void)
1055 {
1056         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1057         int cpu;
1058         int flush = 0;
1059
1060         if (unlikely(!vmap_initialized))
1061                 return;
1062
1063         for_each_possible_cpu(cpu) {
1064                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1065                 struct vmap_block *vb;
1066
1067                 rcu_read_lock();
1068                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1069                         spin_lock(&vb->lock);
1070                         if (vb->dirty) {
1071                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1072                                 unsigned long s, e;
1073
1074                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1075                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1076
1077                                 start = min(s, start);
1078                                 end   = max(e, end);
1079
1080                                 flush = 1;
1081                         }
1082                         spin_unlock(&vb->lock);
1083                 }
1084                 rcu_read_unlock();
1085         }
1086
1087         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1090
1091 /**
1092  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1093  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1094  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1095  */
1096 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1097 {
1098         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1099         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1100
1101         BUG_ON(!addr);
1102         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1103         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1104         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1105
1106         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1107         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1108
1109         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1110                 vb_free(mem, size);
1111         else
1112                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1115
1116 /**
1117  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1118  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1119  * @count: number of pages
1120  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1121  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1122  *
1123  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1124  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1125  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1126  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1127  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1128  *
1129  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1130  */
1131 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1132 {
1133         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1134         unsigned long addr;
1135         void *mem;
1136
1137         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1138                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1139                 if (IS_ERR(mem))
1140                         return NULL;
1141                 addr = (unsigned long)mem;
1142         } else {
1143                 struct vmap_area *va;
1144                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1145                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1146                 if (IS_ERR(va))
1147                         return NULL;
1148
1149                 addr = va->va_start;
1150                 mem = (void *)addr;
1151         }
1152         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1153                 vm_unmap_ram(mem, count);
1154                 return NULL;
1155         }
1156         return mem;
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1159
1160 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1161 /**
1162  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1163  * @vm: vm_struct to add
1164  *
1165  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1166  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1167  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1168  *
1169  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1170  */
1171 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1172 {
1173         struct vm_struct *tmp, **p;
1174
1175         BUG_ON(vmap_initialized);
1176         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1177                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1178                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1179                         break;
1180                 } else
1181                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1182         }
1183         vm->next = *p;
1184         *p = vm;
1185 }
1186
1187 /**
1188  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1189  * @vm: vm_struct to register
1190  * @align: requested alignment
1191  *
1192  * This function is used to register kernel vm area before
1193  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1194  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1195  * vm->addr contains the allocated address.
1196  *
1197  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1198  */
1199 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1200 {
1201         static size_t vm_init_off __initdata;
1202         unsigned long addr;
1203
1204         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1205         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1206
1207         vm->addr = (void *)addr;
1208
1209         vm_area_add_early(vm);
1210 }
1211
1212 void __init vmalloc_init(void)
1213 {
1214         struct vmap_area *va;
1215         struct vm_struct *tmp;
1216         int i;
1217
1218         for_each_possible_cpu(i) {
1219                 struct vmap_block_queue *vbq;
1220                 struct vfree_deferred *p;
1221
1222                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1223                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1224                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1225                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1226                 init_llist_head(&p->list);
1227                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1228         }
1229
1230         /* Import existing vmlist entries. */
1231         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1232                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1233                 va->flags = VM_VM_AREA;
1234                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1235                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1236                 va->vm = tmp;
1237                 __insert_vmap_area(va);
1238         }
1239
1240         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1241
1242         vmap_initialized = true;
1243 }
1244
1245 /**
1246  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1247  * @addr: start of the VM area to map
1248  * @size: size of the VM area to map
1249  * @prot: page protection flags to use
1250  * @pages: pages to map
1251  *
1252  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1253  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1254  * friends.
1255  *
1256  * NOTE:
1257  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1258  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1259  * before calling this function.
1260  *
1261  * RETURNS:
1262  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1263  */
1264 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1265                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1266 {
1267         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1268 }
1269
1270 /**
1271  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1272  * @addr: start of the VM area to unmap
1273  * @size: size of the VM area to unmap
1274  *
1275  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1276  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1277  * friends.
1278  *
1279  * NOTE:
1280  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1281  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1282  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1283  */
1284 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1285 {
1286         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1287 }
1288 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1289
1290 /**
1291  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1292  * @addr: start of the VM area to unmap
1293  * @size: size of the VM area to unmap
1294  *
1295  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1296  * the unmapping and tlb after.
1297  */
1298 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1299 {
1300         unsigned long end = addr + size;
1301
1302         flush_cache_vunmap(addr, end);
1303         vunmap_page_range(addr, end);
1304         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1305 }
1306 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1307
1308 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1309 {
1310         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1311         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1312         int err;
1313
1314         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1315
1316         return err > 0 ? 0 : err;
1317 }
1318 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1319
1320 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1321                               unsigned long flags, const void *caller)
1322 {
1323         spin_lock(&vmap_area_lock);
1324         vm->flags = flags;
1325         vm->addr = (void *)va->va_start;
1326         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1327         vm->caller = caller;
1328         va->vm = vm;
1329         va->flags |= VM_VM_AREA;
1330         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1331 }
1332
1333 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1334 {
1335         /*
1336          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1337          * we should make sure that vm has proper values.
1338          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1339          */
1340         smp_wmb();
1341         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1342 }
1343
1344 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1345                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1346                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1347 {
1348         struct vmap_area *va;
1349         struct vm_struct *area;
1350
1351         BUG_ON(in_interrupt());
1352         if (flags & VM_IOREMAP)
1353                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1354                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1355
1356         size = PAGE_ALIGN(size);
1357         if (unlikely(!size))
1358                 return NULL;
1359
1360         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1361         if (unlikely(!area))
1362                 return NULL;
1363
1364         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1365                 size += PAGE_SIZE;
1366
1367         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1368         if (IS_ERR(va)) {
1369                 kfree(area);
1370                 return NULL;
1371         }
1372
1373         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1374
1375         return area;
1376 }
1377
1378 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1379                                 unsigned long start, unsigned long end)
1380 {
1381         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1382                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1383 }
1384 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1385
1386 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1387                                        unsigned long start, unsigned long end,
1388                                        const void *caller)
1389 {
1390         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1391                                   GFP_KERNEL, caller);
1392 }
1393
1394 /**
1395  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1396  *      @size:          size of the area
1397  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1398  *
1399  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1400  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1401  *      on success or %NULL on failure.
1402  */
1403 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1404 {
1405         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1406                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1407                                   __builtin_return_address(0));
1408 }
1409 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_vm_area);
1410
1411 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1412                                 const void *caller)
1413 {
1414         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1415                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1416 }
1417
1418 /**
1419  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1420  *      @addr:          base address
1421  *
1422  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1423  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1424  *      pointer valid.
1425  */
1426 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1427 {
1428         struct vmap_area *va;
1429
1430         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1431         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1432                 return va->vm;
1433
1434         return NULL;
1435 }
1436
1437 /**
1438  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1439  *      @addr:          base address
1440  *
1441  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1442  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1443  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1444  */
1445 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1446 {
1447         struct vmap_area *va;
1448
1449         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1450         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1451                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1452
1453                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1454                 va->vm = NULL;
1455                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1456                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1457
1458                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1459                 kasan_free_shadow(vm);
1460                 free_unmap_vmap_area(va);
1461
1462                 return vm;
1463         }
1464         return NULL;
1465 }
1466
1467 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1468 {
1469         struct vm_struct *area;
1470
1471         if (!addr)
1472                 return;
1473
1474         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1475                         addr))
1476                 return;
1477
1478         area = remove_vm_area(addr);
1479         if (unlikely(!area)) {
1480                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1481                                 addr);
1482                 return;
1483         }
1484
1485         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1486         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1487
1488         if (deallocate_pages) {
1489                 int i;
1490
1491                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1492                         struct page *page = area->pages[i];
1493
1494                         BUG_ON(!page);
1495                         __free_page(page);
1496                 }
1497
1498                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1499                         vfree(area->pages);
1500                 else
1501                         kfree(area->pages);
1502         }
1503
1504         kfree(area);
1505         return;
1506 }
1507  
1508 /**
1509  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1510  *      @addr:          memory base address
1511  *
1512  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1513  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1514  *      NULL, no operation is performed.
1515  *
1516  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1517  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1518  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1519  *
1520  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1521  */
1522 void vfree(const void *addr)
1523 {
1524         BUG_ON(in_nmi());
1525
1526         kmemleak_free(addr);
1527
1528         if (!addr)
1529                 return;
1530         if (unlikely(in_interrupt())) {
1531                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1532                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1533                         schedule_work(&p->wq);
1534         } else
1535                 __vunmap(addr, 1);
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1538
1539 /**
1540  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1541  *      @addr:          memory base address
1542  *
1543  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1544  *      which was created from the page array passed to vmap().
1545  *
1546  *      Must not be called in interrupt context.
1547  */
1548 void vunmap(const void *addr)
1549 {
1550         BUG_ON(in_interrupt());
1551         might_sleep();
1552         if (addr)
1553                 __vunmap(addr, 0);
1554 }
1555 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1556
1557 /**
1558  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1559  *      @pages:         array of page pointers
1560  *      @count:         number of pages to map
1561  *      @flags:         vm_area->flags
1562  *      @prot:          page protection for the mapping
1563  *
1564  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1565  *      space.
1566  */
1567 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1568                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1569 {
1570         struct vm_struct *area;
1571
1572         might_sleep();
1573
1574         if (count > totalram_pages)
1575                 return NULL;
1576
1577         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1578                                         __builtin_return_address(0));
1579         if (!area)
1580                 return NULL;
1581
1582         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1583                 vunmap(area->addr);
1584                 return NULL;
1585         }
1586
1587         return area->addr;
1588 }
1589 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1590
1591 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1592                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1593                             int node, const void *caller);
1594 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1595                                  pgprot_t prot, int node)
1596 {
1597         const int order = 0;
1598         struct page **pages;
1599         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1600         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1601         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1602
1603         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1604         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1605
1606         area->nr_pages = nr_pages;
1607         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1608         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1609                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1610                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1611                 area->flags |= VM_VPAGES;
1612         } else {
1613                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1614         }
1615         area->pages = pages;
1616         if (!area->pages) {
1617                 remove_vm_area(area->addr);
1618                 kfree(area);
1619                 return NULL;
1620         }
1621
1622         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1623                 struct page *page;
1624
1625                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1626                         page = alloc_page(alloc_mask);
1627                 else
1628                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask, order);
1629
1630                 if (unlikely(!page)) {
1631                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1632                         area->nr_pages = i;
1633                         goto fail;
1634                 }
1635                 area->pages[i] = page;
1636                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1637                         cond_resched();
1638         }
1639
1640         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1641                 goto fail;
1642         return area->addr;
1643
1644 fail:
1645         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1646                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1647                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1648         vfree(area->addr);
1649         return NULL;
1650 }
1651
1652 /**
1653  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1654  *      @size:          allocation size
1655  *      @align:         desired alignment
1656  *      @start:         vm area range start
1657  *      @end:           vm area range end
1658  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1659  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1660  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1661  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1662  *      @caller:        caller's return address
1663  *
1664  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1665  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1666  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1667  */
1668 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1669                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1670                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1671                         const void *caller)
1672 {
1673         struct vm_struct *area;
1674         void *addr;
1675         unsigned long real_size = size;
1676
1677         size = PAGE_ALIGN(size);
1678         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1679                 goto fail;
1680
1681         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1682                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1683         if (!area)
1684                 goto fail;
1685
1686         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1687         if (!addr)
1688                 return NULL;
1689
1690         /*
1691          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1692          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1693          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1694          */
1695         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1696
1697         /*
1698          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1699          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1700          * the vmalloc'ed block.
1701          */
1702         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1703
1704         return addr;
1705
1706 fail:
1707         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1708                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1709                           real_size);
1710         return NULL;
1711 }
1712
1713 /**
1714  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1715  *      @size:          allocation size
1716  *      @align:         desired alignment
1717  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1718  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1719  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1720  *      @caller:        caller's return address
1721  *
1722  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1723  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1724  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1725  */
1726 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1727                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1728                             int node, const void *caller)
1729 {
1730         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1731                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1732 }
1733
1734 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1735 {
1736         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1737                                 __builtin_return_address(0));
1738 }
1739 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1740
1741 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1742                                         int node, gfp_t flags)
1743 {
1744         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1745                                         node, __builtin_return_address(0));
1746 }
1747
1748 /**
1749  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1750  *      @size:          allocation size
1751  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1752  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1753  *
1754  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1755  *      use __vmalloc() instead.
1756  */
1757 void *vmalloc(unsigned long size)
1758 {
1759         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1760                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1761 }
1762 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1763
1764 /**
1765  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1766  *      @size:  allocation size
1767  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1768  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1769  *      The memory allocated is set to zero.
1770  *
1771  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1772  *      use __vmalloc() instead.
1773  */
1774 void *vzalloc(unsigned long size)
1775 {
1776         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1777                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1778 }
1779 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1780
1781 /**
1782  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1783  * @size: allocation size
1784  *
1785  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1786  * without leaking data.
1787  */
1788 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1789 {
1790         struct vm_struct *area;
1791         void *ret;
1792
1793         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1794                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1795                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1796                              __builtin_return_address(0));
1797         if (ret) {
1798                 area = find_vm_area(ret);
1799                 area->flags |= VM_USERMAP;
1800         }
1801         return ret;
1802 }
1803 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1804
1805 /**
1806  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1807  *      @size:          allocation size
1808  *      @node:          numa node
1809  *
1810  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1811  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1812  *
1813  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1814  *      use __vmalloc() instead.
1815  */
1816 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1817 {
1818         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1819                                         node, __builtin_return_address(0));
1820 }
1821 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1822
1823 /**
1824  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1825  * @size:       allocation size
1826  * @node:       numa node
1827  *
1828  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1829  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1830  * The memory allocated is set to zero.
1831  *
1832  * For tight control over page level allocator and protection flags
1833  * use __vmalloc_node() instead.
1834  */
1835 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1836 {
1837         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1838                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1839 }
1840 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1841
1842 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1843 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1844 #endif
1845
1846 /**
1847  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1848  *      @size:          allocation size
1849  *
1850  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1851  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1852  *      executable kernel virtual space.
1853  *
1854  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1855  *      use __vmalloc() instead.
1856  */
1857
1858 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1859 {
1860         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1861                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1862 }
1863
1864 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1865 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1866 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1867 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1868 #else
1869 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1870 #endif
1871
1872 /**
1873  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1874  *      @size:          allocation size
1875  *
1876  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1877  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1878  */
1879 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1880 {
1881         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1882                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1883 }
1884 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1885
1886 /**
1887  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1888  *      @size:          allocation size
1889  *
1890  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1891  * mapped to userspace without leaking data.
1892  */
1893 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1894 {
1895         struct vm_struct *area;
1896         void *ret;
1897
1898         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1899                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1900         if (ret) {
1901                 area = find_vm_area(ret);
1902                 area->flags |= VM_USERMAP;
1903         }
1904         return ret;
1905 }
1906 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1907
1908 /*
1909  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1910  * If the page is not present, fill zero.
1911  */
1912
1913 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1914 {
1915         struct page *p;
1916         int copied = 0;
1917
1918         while (count) {
1919                 unsigned long offset, length;
1920
1921                 offset = offset_in_page(addr);
1922                 length = PAGE_SIZE - offset;
1923                 if (length > count)
1924                         length = count;
1925                 p = vmalloc_to_page(addr);
1926                 /*
1927                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1928                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1929                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1930                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1931                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1932                  */
1933                 if (p) {
1934                         /*
1935                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1936                          * function description)
1937                          */
1938                         void *map = kmap_atomic(p);
1939                         memcpy(buf, map + offset, length);
1940                         kunmap_atomic(map);
1941                 } else
1942                         memset(buf, 0, length);
1943
1944                 addr += length;
1945                 buf += length;
1946                 copied += length;
1947                 count -= length;
1948         }
1949         return copied;
1950 }
1951
1952 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1953 {
1954         struct page *p;
1955         int copied = 0;
1956
1957         while (count) {
1958                 unsigned long offset, length;
1959
1960                 offset = offset_in_page(addr);
1961                 length = PAGE_SIZE - offset;
1962                 if (length > count)
1963                         length = count;
1964                 p = vmalloc_to_page(addr);
1965                 /*
1966                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1967                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1968                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1969                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1970                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1971                  */
1972                 if (p) {
1973                         /*
1974                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1975                          * function description)
1976                          */
1977                         void *map = kmap_atomic(p);
1978                         memcpy(map + offset, buf, length);
1979                         kunmap_atomic(map);
1980                 }
1981                 addr += length;
1982                 buf += length;
1983                 copied += length;
1984                 count -= length;
1985         }
1986         return copied;
1987 }
1988
1989 /**
1990  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1991  *      @buf:           buffer for reading data
1992  *      @addr:          vm address.
1993  *      @count:         number of bytes to be read.
1994  *
1995  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1996  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1997  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1998  *
1999  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2000  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2001  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2002  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2003  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2004  *
2005  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2006  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2007  *
2008  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2009  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2010  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2011  *      any informaion, as /dev/kmem.
2012  *
2013  */
2014
2015 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2016 {
2017         struct vmap_area *va;
2018         struct vm_struct *vm;
2019         char *vaddr, *buf_start = buf;
2020         unsigned long buflen = count;
2021         unsigned long n;
2022
2023         /* Don't allow overflow */
2024         if ((unsigned long) addr + count < count)
2025                 count = -(unsigned long) addr;
2026
2027         spin_lock(&vmap_area_lock);
2028         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2029                 if (!count)
2030                         break;
2031
2032                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2033                         continue;
2034
2035                 vm = va->vm;
2036                 vaddr = (char *) vm->addr;
2037                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2038                         continue;
2039                 while (addr < vaddr) {
2040                         if (count == 0)
2041                                 goto finished;
2042                         *buf = '\0';
2043                         buf++;
2044                         addr++;
2045                         count--;
2046                 }
2047                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2048                 if (n > count)
2049                         n = count;
2050                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2051                         aligned_vread(buf, addr, n);
2052                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2053                         memset(buf, 0, n);
2054                 buf += n;
2055                 addr += n;
2056                 count -= n;
2057         }
2058 finished:
2059         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2060
2061         if (buf == buf_start)
2062                 return 0;
2063         /* zero-fill memory holes */
2064         if (buf != buf_start + buflen)
2065                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2066
2067         return buflen;
2068 }
2069
2070 /**
2071  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2072  *      @buf:           buffer for source data
2073  *      @addr:          vm address.
2074  *      @count:         number of bytes to be read.
2075  *
2076  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2077  *      (same number to @count).
2078  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2079  *      vmalloc area, returns 0.
2080  *
2081  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2082  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2083  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2084  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2085  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2086  *
2087  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2088  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2089  *
2090  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2091  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2092  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2093  *      any informaion, as /dev/kmem.
2094  */
2095
2096 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2097 {
2098         struct vmap_area *va;
2099         struct vm_struct *vm;
2100         char *vaddr;
2101         unsigned long n, buflen;
2102         int copied = 0;
2103
2104         /* Don't allow overflow */
2105         if ((unsigned long) addr + count < count)
2106                 count = -(unsigned long) addr;
2107         buflen = count;
2108
2109         spin_lock(&vmap_area_lock);
2110         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2111                 if (!count)
2112                         break;
2113
2114                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2115                         continue;
2116
2117                 vm = va->vm;
2118                 vaddr = (char *) vm->addr;
2119                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2120                         continue;
2121                 while (addr < vaddr) {
2122                         if (count == 0)
2123                                 goto finished;
2124                         buf++;
2125                         addr++;
2126                         count--;
2127                 }
2128                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2129                 if (n > count)
2130                         n = count;
2131                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2132                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2133                         copied++;
2134                 }
2135                 buf += n;
2136                 addr += n;
2137                 count -= n;
2138         }
2139 finished:
2140         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2141         if (!copied)
2142                 return 0;
2143         return buflen;
2144 }
2145
2146 /**
2147  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2148  *      @vma:           vma to cover
2149  *      @uaddr:         target user address to start at
2150  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2151  *      @size:          size of map area
2152  *
2153  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2154  *
2155  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2156  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2157  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2158  *      met.
2159  *
2160  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2161  */
2162 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2163                                 void *kaddr, unsigned long size)
2164 {
2165         struct vm_struct *area;
2166
2167         size = PAGE_ALIGN(size);
2168
2169         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2170                 return -EINVAL;
2171
2172         area = find_vm_area(kaddr);
2173         if (!area)
2174                 return -EINVAL;
2175
2176         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2177                 return -EINVAL;
2178
2179         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2180                 return -EINVAL;
2181
2182         do {
2183                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2184                 int ret;
2185
2186                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2187                 if (ret)
2188                         return ret;
2189
2190                 uaddr += PAGE_SIZE;
2191                 kaddr += PAGE_SIZE;
2192                 size -= PAGE_SIZE;
2193         } while (size > 0);
2194
2195         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2196
2197         return 0;
2198 }
2199 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2200
2201 /**
2202  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2203  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2204  *      @addr:          vmalloc memory
2205  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2206  *
2207  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2208  *
2209  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2210  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2211  *      that criteria isn't met.
2212  *
2213  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2214  */
2215 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2216                                                 unsigned long pgoff)
2217 {
2218         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2219                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2220                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2221 }
2222 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2223
2224 /*
2225  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2226  * have one.
2227  */
2228 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2229 {
2230 }
2231
2232
2233 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2234 {
2235         pte_t ***p = data;
2236
2237         if (p) {
2238                 *(*p) = pte;
2239                 (*p)++;
2240         }
2241         return 0;
2242 }
2243
2244 /**
2245  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2246  *      @size:          size of the area
2247  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2248  *
2249  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2250  *
2251  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2252  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2253  *      are created.
2254  *
2255  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2256  *      allocated for the VM area are returned.
2257  */
2258 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2259 {
2260         struct vm_struct *area;
2261
2262         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2263                                 __builtin_return_address(0));
2264         if (area == NULL)
2265                 return NULL;
2266
2267         /*
2268          * This ensures that page tables are constructed for this region
2269          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2270          */
2271         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2272                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2273                 free_vm_area(area);
2274                 return NULL;
2275         }
2276
2277         return area;
2278 }
2279 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2280
2281 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2282 {
2283         struct vm_struct *ret;
2284         ret = remove_vm_area(area->addr);
2285         BUG_ON(ret != area);
2286         kfree(area);
2287 }
2288 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2289
2290 #ifdef CONFIG_SMP
2291 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2292 {
2293         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2294 }
2295
2296 /**
2297  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2298  * @end: target address
2299  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2300  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2301  *
2302  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2303  *          %false if no vmap_area exists
2304  *
2305  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2306  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2307  */
2308 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2309                                struct vmap_area **pnext,
2310                                struct vmap_area **pprev)
2311 {
2312         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2313         struct vmap_area *va = NULL;
2314
2315         while (n) {
2316                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2317                 if (end < va->va_end)
2318                         n = n->rb_left;
2319                 else if (end > va->va_end)
2320                         n = n->rb_right;
2321                 else
2322                         break;
2323         }
2324
2325         if (!va)
2326                 return false;
2327
2328         if (va->va_end > end) {
2329                 *pnext = va;
2330                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2331         } else {
2332                 *pprev = va;
2333                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2334         }
2335         return true;
2336 }
2337
2338 /**
2339  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2340  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2341  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2342  * @align: alignment
2343  *
2344  * Returns: determined end address
2345  *
2346  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2347  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2348  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2349  *
2350  * Please note that the address returned by this function may fall
2351  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2352  * that.
2353  */
2354 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2355                                        struct vmap_area **pprev,
2356                                        unsigned long align)
2357 {
2358         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2359         unsigned long addr;
2360
2361         if (*pnext)
2362                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2363         else
2364                 addr = vmalloc_end;
2365
2366         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2367                 *pnext = *pprev;
2368                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2369         }
2370
2371         return addr;
2372 }
2373
2374 /**
2375  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2376  * @offsets: array containing offset of each area
2377  * @sizes: array containing size of each area
2378  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2379  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2380  *
2381  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2382  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2383  *
2384  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2385  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2386  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2387  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2388  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2389  * areas are allocated from top.
2390  *
2391  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2392  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2393  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2394  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2395  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2396  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2397  */
2398 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2399                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2400                                      size_t align)
2401 {
2402         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2403         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2404         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2405         struct vm_struct **vms;
2406         int area, area2, last_area, term_area;
2407         unsigned long base, start, end, last_end;
2408         bool purged = false;
2409
2410         /* verify parameters and allocate data structures */
2411         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2412         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2413                 start = offsets[area];
2414                 end = start + sizes[area];
2415
2416                 /* is everything aligned properly? */
2417                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2418                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2419
2420                 /* detect the area with the highest address */
2421                 if (start > offsets[last_area])
2422                         last_area = area;
2423
2424                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2425                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2426                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2427
2428                         if (area2 == area)
2429                                 continue;
2430
2431                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2432                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2433                 }
2434         }
2435         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2436
2437         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2438                 WARN_ON(true);
2439                 return NULL;
2440         }
2441
2442         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2443         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2444         if (!vas || !vms)
2445                 goto err_free2;
2446
2447         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2448                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2449                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2450                 if (!vas[area] || !vms[area])
2451                         goto err_free;
2452         }
2453 retry:
2454         spin_lock(&vmap_area_lock);
2455
2456         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2457         area = term_area = last_area;
2458         start = offsets[area];
2459         end = start + sizes[area];
2460
2461         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2462                 base = vmalloc_end - last_end;
2463                 goto found;
2464         }
2465         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2466
2467         while (true) {
2468                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2469                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2470
2471                 /*
2472                  * base might have underflowed, add last_end before
2473                  * comparing.
2474                  */
2475                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2476                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2477                         if (!purged) {
2478                                 purge_vmap_area_lazy();
2479                                 purged = true;
2480                                 goto retry;
2481                         }
2482                         goto err_free;
2483                 }
2484
2485                 /*
2486                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2487                  * right below next and then recheck.
2488                  */
2489                 if (next && next->va_start < base + end) {
2490                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2491                         term_area = area;
2492                         continue;
2493                 }
2494
2495                 /*
2496                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2497                  * base so that it's right below new next and then
2498                  * recheck.
2499                  */
2500                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2501                         next = prev;
2502                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2503                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2504                         term_area = area;
2505                         continue;
2506                 }
2507
2508                 /*
2509                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2510                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2511                  */
2512                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2513                 if (area == term_area)
2514                         break;
2515                 start = offsets[area];
2516                 end = start + sizes[area];
2517                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2518         }
2519 found:
2520         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2521         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2522                 struct vmap_area *va = vas[area];
2523
2524                 va->va_start = base + offsets[area];
2525                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2526                 __insert_vmap_area(va);
2527         }
2528
2529         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2530
2531         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2532
2533         /* insert all vm's */
2534         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2535                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2536                                  pcpu_get_vm_areas);
2537
2538         kfree(vas);
2539         return vms;
2540
2541 err_free:
2542         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2543                 kfree(vas[area]);
2544                 kfree(vms[area]);
2545         }
2546 err_free2:
2547         kfree(vas);
2548         kfree(vms);
2549         return NULL;
2550 }
2551
2552 /**
2553  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2554  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2555  * @nr_vms: the number of allocated areas
2556  *
2557  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2558  */
2559 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2560 {
2561         int i;
2562
2563         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2564                 free_vm_area(vms[i]);
2565         kfree(vms);
2566 }
2567 #endif  /* CONFIG_SMP */
2568
2569 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2570 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2571         __acquires(&vmap_area_lock)
2572 {
2573         loff_t n = *pos;
2574         struct vmap_area *va;
2575
2576         spin_lock(&vmap_area_lock);
2577         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2578         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2579                 n--;
2580                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2581         }
2582         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2583                 return va;
2584
2585         return NULL;
2586
2587 }
2588
2589 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2590 {
2591         struct vmap_area *va = p, *next;
2592
2593         ++*pos;
2594         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2595         if (&next->list != &vmap_area_list)
2596                 return next;
2597
2598         return NULL;
2599 }
2600
2601 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2602         __releases(&vmap_area_lock)
2603 {
2604         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2605 }
2606
2607 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2608 {
2609         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2610                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2611
2612                 if (!counters)
2613                         return;
2614
2615                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2616                         return;
2617                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2618                 smp_rmb();
2619
2620                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2621
2622                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2623                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2624
2625                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2626                         if (counters[nr])
2627                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2628         }
2629 }
2630
2631 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2632 {
2633         struct vmap_area *va = p;
2634         struct vm_struct *v;
2635
2636         /*
2637          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2638          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2639          */
2640         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2641                 return 0;
2642
2643         v = va->vm;
2644
2645         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2646                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2647
2648         if (v->caller)
2649                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2650
2651         if (v->nr_pages)
2652                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2653
2654         if (v->phys_addr)
2655                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2656
2657         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2658                 seq_puts(m, " ioremap");
2659
2660         if (v->flags & VM_ALLOC)
2661                 seq_puts(m, " vmalloc");
2662
2663         if (v->flags & VM_MAP)
2664                 seq_puts(m, " vmap");
2665
2666         if (v->flags & VM_USERMAP)
2667                 seq_puts(m, " user");
2668
2669         if (v->flags & VM_VPAGES)
2670                 seq_puts(m, " vpages");
2671
2672         show_numa_info(m, v);
2673         seq_putc(m, '\n');
2674         return 0;
2675 }
2676
2677 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2678         .start = s_start,
2679         .next = s_next,
2680         .stop = s_stop,
2681         .show = s_show,
2682 };
2683
2684 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2685 {
2686         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2687                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2688                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2689         else
2690                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2691 }
2692
2693 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2694         .open           = vmalloc_open,
2695         .read           = seq_read,
2696         .llseek         = seq_lseek,
2697         .release        = seq_release_private,
2698 };
2699
2700 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2701 {
2702         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2703         return 0;
2704 }
2705 module_init(proc_vmalloc_init);
2706
2707 #endif
2708