hwmon: (i5500_temp) Convert to devm_hwmon_device_register_with_groups
[cascardo/linux.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/syscalls.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/highmem.h>
28 #include <linux/list.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/ktime.h>
32
33 #include <asm/uaccess.h>
34 #include <asm/mmu_context.h>
35 #include <asm/pgtable.h>
36 #include <asm/tlbflush.h>
37 #include <asm/io.h>
38
39 #include "power.h"
40
41 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
42 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
43 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
44
45 /*
46  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
47  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
48  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
49  */
50 unsigned long reserved_size;
51
52 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
53 {
54         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
55 }
56
57 /*
58  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
59  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
60  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
61  * try to create the smallest image possible.
62  */
63 unsigned long image_size;
64
65 void __init hibernate_image_size_init(void)
66 {
67         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
68 }
69
70 /* List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
71  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
72  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
73  * directly to their "original" page frames.
74  */
75 struct pbe *restore_pblist;
76
77 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
78 static void *buffer;
79
80 /**
81  *      @safe_needed - on resume, for storing the PBE list and the image,
82  *      we can only use memory pages that do not conflict with the pages
83  *      used before suspend.  The unsafe pages have PageNosaveFree set
84  *      and we count them using unsafe_pages.
85  *
86  *      Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree
87  *      so that swsusp_free() can release it.
88  */
89
90 #define PG_ANY          0
91 #define PG_SAFE         1
92 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
93 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
94
95 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
96
97 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
98 {
99         void *res;
100
101         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
102         if (safe_needed)
103                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
104                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
105                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
106                         allocated_unsafe_pages++;
107                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
108                 }
109         if (res) {
110                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
111                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
112         }
113         return res;
114 }
115
116 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
117 {
118         return (unsigned long)get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
119 }
120
121 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
122 {
123         struct page *page;
124
125         page = alloc_page(gfp_mask);
126         if (page) {
127                 swsusp_set_page_forbidden(page);
128                 swsusp_set_page_free(page);
129         }
130         return page;
131 }
132
133 /**
134  *      free_image_page - free page represented by @addr, allocated with
135  *      get_image_page (page flags set by it must be cleared)
136  */
137
138 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
139 {
140         struct page *page;
141
142         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
143
144         page = virt_to_page(addr);
145
146         swsusp_unset_page_forbidden(page);
147         if (clear_nosave_free)
148                 swsusp_unset_page_free(page);
149
150         __free_page(page);
151 }
152
153 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
154
155 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
156
157 struct linked_page {
158         struct linked_page *next;
159         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
160 } __packed;
161
162 static inline void
163 free_list_of_pages(struct linked_page *list, int clear_page_nosave)
164 {
165         while (list) {
166                 struct linked_page *lp = list->next;
167
168                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
169                 list = lp;
170         }
171 }
172
173 /**
174   *     struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
175   *     a linked list of pages called 'the chain'.
176   *
177   *     The chain grows each time when there is no room for a new object in
178   *     the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
179   *     It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
180   *     chain.
181   *
182   *     NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
183   *     are not much smaller than PAGE_SIZE.
184   */
185
186 struct chain_allocator {
187         struct linked_page *chain;      /* the chain */
188         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
189                                          * of the current page
190                                          */
191         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
192         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
193 };
194
195 static void
196 chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
197 {
198         ca->chain = NULL;
199         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
200         ca->gfp_mask = gfp_mask;
201         ca->safe_needed = safe_needed;
202 }
203
204 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
205 {
206         void *ret;
207
208         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
209                 struct linked_page *lp;
210
211                 lp = get_image_page(ca->gfp_mask, ca->safe_needed);
212                 if (!lp)
213                         return NULL;
214
215                 lp->next = ca->chain;
216                 ca->chain = lp;
217                 ca->used_space = 0;
218         }
219         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
220         ca->used_space += size;
221         return ret;
222 }
223
224 /**
225  *      Data types related to memory bitmaps.
226  *
227  *      Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
228  *      objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
229  *      and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
230  *      object there is a list of objects of type struct bm_block that
231  *      represent each blocks of bitmap in which information is stored.
232  *
233  *      struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
234  *      bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
235  *      and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
236  *      zone bitmap objects and bitmap block objects.
237  *
238  *      NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
239  *      using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
240  *      designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
241  *      top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
242  *
243  *      struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
244  *      objects and a pointer to the bitmap block object that has been
245  *      most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
246  *      pfns that correspond to the start and end of the represented zone.
247  *
248  *      struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
249  *      information is stored (in the form of a block of bitmap)
250  *      It also contains the pfns that correspond to the start and end of
251  *      the represented memory area.
252  *
253  *      The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
254  *      access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
255  *      from create_mem_extents).
256  *
257  *      One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
258  *      two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
259  *      one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
260  *      access of the memory bitmap.
261  *
262  *      The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
263  */
264
265 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
266
267 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
268 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
269 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
270
271 /*
272  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
273  * of the rtree together for easy linear iteration over
274  * bits and easy freeing
275  */
276 struct rtree_node {
277         struct list_head list;
278         unsigned long *data;
279 };
280
281 /*
282  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
283  * populated memory zone.
284  */
285 struct mem_zone_bm_rtree {
286         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
287         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
288         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
289         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
290         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
291         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
292         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
293         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
294 };
295
296 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
297
298 struct bm_position {
299         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
300         struct rtree_node *node;
301         unsigned long node_pfn;
302         int node_bit;
303 };
304
305 struct memory_bitmap {
306         struct list_head zones;
307         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
308                                          * bitmap objects and bitmap block
309                                          * objects
310                                          */
311         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
312 };
313
314 /* Functions that operate on memory bitmaps */
315
316 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
317 #if BITS_PER_LONG == 32
318 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
319 #else
320 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
321 #endif
322 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
323
324 /*
325  *      alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
326  *
327  *      This function is used to allocate inner nodes as well as the
328  *      leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
329  *      corresponding linked list passed in by the *list parameter.
330  */
331 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
332                                            struct chain_allocator *ca,
333                                            struct list_head *list)
334 {
335         struct rtree_node *node;
336
337         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
338         if (!node)
339                 return NULL;
340
341         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
342         if (!node->data)
343                 return NULL;
344
345         list_add_tail(&node->list, list);
346
347         return node;
348 }
349
350 /*
351  *      add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree
352  *
353  *      The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
354  *      linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
355  *      counter.
356  */
357 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
358                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
359 {
360         struct rtree_node *node, *block, **dst;
361         unsigned int levels_needed, block_nr;
362         int i;
363
364         block_nr = zone->blocks;
365         levels_needed = 0;
366
367         /* How many levels do we need for this block nr? */
368         while (block_nr) {
369                 levels_needed += 1;
370                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
371         }
372
373         /* Make sure the rtree has enough levels */
374         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
375                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
376                                         &zone->nodes);
377                 if (!node)
378                         return -ENOMEM;
379
380                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
381                 zone->rtree = node;
382                 zone->levels += 1;
383         }
384
385         /* Allocate new block */
386         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
387         if (!block)
388                 return -ENOMEM;
389
390         /* Now walk the rtree to insert the block */
391         node = zone->rtree;
392         dst = &zone->rtree;
393         block_nr = zone->blocks;
394         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
395                 int index;
396
397                 if (!node) {
398                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
399                                                 &zone->nodes);
400                         if (!node)
401                                 return -ENOMEM;
402                         *dst = node;
403                 }
404
405                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
406                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
407                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
408                 node = *dst;
409         }
410
411         zone->blocks += 1;
412         *dst = block;
413
414         return 0;
415 }
416
417 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
418                                int clear_nosave_free);
419
420 /*
421  *      create_zone_bm_rtree - create a radix tree for one zone
422  *
423  *      Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
424  *      This function also allocated and builds the radix tree for the
425  *      zone.
426  */
427 static struct mem_zone_bm_rtree *
428 create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
429                      struct chain_allocator *ca,
430                      unsigned long start, unsigned long end)
431 {
432         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
433         unsigned int i, nr_blocks;
434         unsigned long pages;
435
436         pages = end - start;
437         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
438         if (!zone)
439                 return NULL;
440
441         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
442         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
443         zone->start_pfn = start;
444         zone->end_pfn = end;
445         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
446
447         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
448                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
449                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
450                         return NULL;
451                 }
452         }
453
454         return zone;
455 }
456
457 /*
458  *      free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree
459  *
460  *      Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
461  *      structure itself is not freed here nor are the rtree_node
462  *      structs.
463  */
464 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
465                                int clear_nosave_free)
466 {
467         struct rtree_node *node;
468
469         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
470                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
471
472         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
473                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
474 }
475
476 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
477 {
478         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
479                                   list);
480         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
481                                   struct rtree_node, list);
482         bm->cur.node_pfn = 0;
483         bm->cur.node_bit = 0;
484 }
485
486 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
487
488 struct mem_extent {
489         struct list_head hook;
490         unsigned long start;
491         unsigned long end;
492 };
493
494 /**
495  *      free_mem_extents - free a list of memory extents
496  *      @list - list of extents to empty
497  */
498 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
499 {
500         struct mem_extent *ext, *aux;
501
502         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
503                 list_del(&ext->hook);
504                 kfree(ext);
505         }
506 }
507
508 /**
509  *      create_mem_extents - create a list of memory extents representing
510  *                           contiguous ranges of PFNs
511  *      @list - list to put the extents into
512  *      @gfp_mask - mask to use for memory allocations
513  */
514 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
515 {
516         struct zone *zone;
517
518         INIT_LIST_HEAD(list);
519
520         for_each_populated_zone(zone) {
521                 unsigned long zone_start, zone_end;
522                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
523
524                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
525                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
526
527                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
528                         if (zone_start <= ext->end)
529                                 break;
530
531                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
532                         /* New extent is necessary */
533                         struct mem_extent *new_ext;
534
535                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
536                         if (!new_ext) {
537                                 free_mem_extents(list);
538                                 return -ENOMEM;
539                         }
540                         new_ext->start = zone_start;
541                         new_ext->end = zone_end;
542                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
543                         continue;
544                 }
545
546                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
547                 if (zone_start < ext->start)
548                         ext->start = zone_start;
549                 if (zone_end > ext->end)
550                         ext->end = zone_end;
551
552                 /* More merging may be possible */
553                 cur = ext;
554                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
555                         if (zone_end < cur->start)
556                                 break;
557                         if (zone_end < cur->end)
558                                 ext->end = cur->end;
559                         list_del(&cur->hook);
560                         kfree(cur);
561                 }
562         }
563
564         return 0;
565 }
566
567 /**
568   *     memory_bm_create - allocate memory for a memory bitmap
569   */
570 static int
571 memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
572 {
573         struct chain_allocator ca;
574         struct list_head mem_extents;
575         struct mem_extent *ext;
576         int error;
577
578         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
579         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
580
581         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
582         if (error)
583                 return error;
584
585         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
586                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
587
588                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
589                                             ext->start, ext->end);
590                 if (!zone) {
591                         error = -ENOMEM;
592                         goto Error;
593                 }
594                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
595         }
596
597         bm->p_list = ca.chain;
598         memory_bm_position_reset(bm);
599  Exit:
600         free_mem_extents(&mem_extents);
601         return error;
602
603  Error:
604         bm->p_list = ca.chain;
605         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
606         goto Exit;
607 }
608
609 /**
610   *     memory_bm_free - free memory occupied by the memory bitmap @bm
611   */
612 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
613 {
614         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
615
616         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
617                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
618
619         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
620
621         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
622 }
623
624 /**
625  *      memory_bm_find_bit - Find the bit for pfn in the memory
626  *                           bitmap
627  *
628  *      Find the bit in the bitmap @bm that corresponds to given pfn.
629  *      The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn member of @bm are
630  *      updated.
631  *      It walks the radix tree to find the page which contains the bit for
632  *      pfn and returns the bit position in **addr and *bit_nr.
633  */
634 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
635                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
636 {
637         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
638         struct rtree_node *node;
639         int i, block_nr;
640
641         zone = bm->cur.zone;
642
643         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
644                 goto zone_found;
645
646         zone = NULL;
647
648         /* Find the right zone */
649         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
650                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
651                         zone = curr;
652                         break;
653                 }
654         }
655
656         if (!zone)
657                 return -EFAULT;
658
659 zone_found:
660         /*
661          * We have a zone. Now walk the radix tree to find the leave
662          * node for our pfn.
663          */
664
665         node = bm->cur.node;
666         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
667                 goto node_found;
668
669         node      = zone->rtree;
670         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
671
672         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
673                 int index;
674
675                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
676                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
677                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
678                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
679         }
680
681 node_found:
682         /* Update last position */
683         bm->cur.zone = zone;
684         bm->cur.node = node;
685         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
686
687         /* Set return values */
688         *addr = node->data;
689         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
690
691         return 0;
692 }
693
694 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
695 {
696         void *addr;
697         unsigned int bit;
698         int error;
699
700         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
701         BUG_ON(error);
702         set_bit(bit, addr);
703 }
704
705 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
706 {
707         void *addr;
708         unsigned int bit;
709         int error;
710
711         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
712         if (!error)
713                 set_bit(bit, addr);
714
715         return error;
716 }
717
718 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
719 {
720         void *addr;
721         unsigned int bit;
722         int error;
723
724         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
725         BUG_ON(error);
726         clear_bit(bit, addr);
727 }
728
729 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
730 {
731         int bit;
732
733         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
734         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
735 }
736
737 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
738 {
739         void *addr;
740         unsigned int bit;
741         int error;
742
743         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
744         BUG_ON(error);
745         return test_bit(bit, addr);
746 }
747
748 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
749 {
750         void *addr;
751         unsigned int bit;
752
753         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
754 }
755
756 /*
757  *      rtree_next_node - Jumps to the next leave node
758  *
759  *      Sets the position to the beginning of the next node in the
760  *      memory bitmap. This is either the next node in the current
761  *      zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
762  *      next zone.
763  *
764  *      Returns true if there is a next node, false otherwise.
765  */
766 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
767 {
768         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
769                                   struct rtree_node, list);
770         if (&bm->cur.node->list != &bm->cur.zone->leaves) {
771                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
772                 bm->cur.node_bit  = 0;
773                 touch_softlockup_watchdog();
774                 return true;
775         }
776
777         /* No more nodes, goto next zone */
778         bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
779                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
780         if (&bm->cur.zone->list != &bm->zones) {
781                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
782                                           struct rtree_node, list);
783                 bm->cur.node_pfn = 0;
784                 bm->cur.node_bit = 0;
785                 return true;
786         }
787
788         /* No more zones */
789         return false;
790 }
791
792 /**
793  *      memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in the bitmap @bm
794  *
795  *      Starting from the last returned position this function searches
796  *      for the next set bit in the memory bitmap and returns its
797  *      number. If no more bit is set BM_END_OF_MAP is returned.
798  *
799  *      It is required to run memory_bm_position_reset() before the
800  *      first call to this function.
801  */
802 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
803 {
804         unsigned long bits, pfn, pages;
805         int bit;
806
807         do {
808                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
809                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
810                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
811                                           bm->cur.node_bit);
812                 if (bit < bits) {
813                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
814                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
815                         return pfn;
816                 }
817         } while (rtree_next_node(bm));
818
819         return BM_END_OF_MAP;
820 }
821
822 /**
823  *      This structure represents a range of page frames the contents of which
824  *      should not be saved during the suspend.
825  */
826
827 struct nosave_region {
828         struct list_head list;
829         unsigned long start_pfn;
830         unsigned long end_pfn;
831 };
832
833 static LIST_HEAD(nosave_regions);
834
835 /**
836  *      register_nosave_region - register a range of page frames the contents
837  *      of which should not be saved during the suspend (to be used in the early
838  *      initialization code)
839  */
840
841 void __init
842 __register_nosave_region(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
843                          int use_kmalloc)
844 {
845         struct nosave_region *region;
846
847         if (start_pfn >= end_pfn)
848                 return;
849
850         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
851                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
852                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
853                                         struct nosave_region, list);
854                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
855                         region->end_pfn = end_pfn;
856                         goto Report;
857                 }
858         }
859         if (use_kmalloc) {
860                 /* during init, this shouldn't fail */
861                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
862                 BUG_ON(!region);
863         } else
864                 /* This allocation cannot fail */
865                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
866         region->start_pfn = start_pfn;
867         region->end_pfn = end_pfn;
868         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
869  Report:
870         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
871                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
872                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
873 }
874
875 /*
876  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
877  * should not be saved during the suspend.
878  */
879 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
880
881 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
882 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
883
884 /*
885  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
886  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
887  */
888
889 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
890 {
891         if (free_pages_map)
892                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
893 }
894
895 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
896 {
897         return free_pages_map ?
898                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
899 }
900
901 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
902 {
903         if (free_pages_map)
904                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
905 }
906
907 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
908 {
909         if (forbidden_pages_map)
910                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
911 }
912
913 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
914 {
915         return forbidden_pages_map ?
916                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
917 }
918
919 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
920 {
921         if (forbidden_pages_map)
922                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
923 }
924
925 /**
926  *      mark_nosave_pages - set bits corresponding to the page frames the
927  *      contents of which should not be saved in a given bitmap.
928  */
929
930 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
931 {
932         struct nosave_region *region;
933
934         if (list_empty(&nosave_regions))
935                 return;
936
937         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
938                 unsigned long pfn;
939
940                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
941                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
942                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
943                                 - 1);
944
945                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
946                         if (pfn_valid(pfn)) {
947                                 /*
948                                  * It is safe to ignore the result of
949                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
950                                  * touch the PFNs for which the error is
951                                  * returned anyway.
952                                  */
953                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
954                         }
955         }
956 }
957
958 static bool is_nosave_page(unsigned long pfn)
959 {
960         struct nosave_region *region;
961
962         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
963                 if (pfn >= region->start_pfn && pfn < region->end_pfn) {
964                         pr_err("PM: %#010llx in e820 nosave region: "
965                                "[mem %#010llx-%#010llx]\n",
966                                (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
967                                (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
968                                ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
969                                         - 1);
970                         return true;
971                 }
972         }
973
974         return false;
975 }
976
977 /**
978  *      create_basic_memory_bitmaps - create bitmaps needed for marking page
979  *      frames that should not be saved and free page frames.  The pointers
980  *      forbidden_pages_map and free_pages_map are only modified if everything
981  *      goes well, because we don't want the bits to be used before both bitmaps
982  *      are set up.
983  */
984
985 int create_basic_memory_bitmaps(void)
986 {
987         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
988         int error = 0;
989
990         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
991                 return 0;
992         else
993                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
994
995         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
996         if (!bm1)
997                 return -ENOMEM;
998
999         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1000         if (error)
1001                 goto Free_first_object;
1002
1003         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1004         if (!bm2)
1005                 goto Free_first_bitmap;
1006
1007         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1008         if (error)
1009                 goto Free_second_object;
1010
1011         forbidden_pages_map = bm1;
1012         free_pages_map = bm2;
1013         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1014
1015         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1016
1017         return 0;
1018
1019  Free_second_object:
1020         kfree(bm2);
1021  Free_first_bitmap:
1022         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1023  Free_first_object:
1024         kfree(bm1);
1025         return -ENOMEM;
1026 }
1027
1028 /**
1029  *      free_basic_memory_bitmaps - free memory bitmaps allocated by
1030  *      create_basic_memory_bitmaps().  The auxiliary pointers are necessary
1031  *      so that the bitmaps themselves are not referred to while they are being
1032  *      freed.
1033  */
1034
1035 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1036 {
1037         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1038
1039         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1040                 return;
1041
1042         bm1 = forbidden_pages_map;
1043         bm2 = free_pages_map;
1044         forbidden_pages_map = NULL;
1045         free_pages_map = NULL;
1046         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1047         kfree(bm1);
1048         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1049         kfree(bm2);
1050
1051         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1052 }
1053
1054 /**
1055  *      snapshot_additional_pages - estimate the number of additional pages
1056  *      be needed for setting up the suspend image data structures for given
1057  *      zone (usually the returned value is greater than the exact number)
1058  */
1059
1060 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1061 {
1062         unsigned int rtree, nodes;
1063
1064         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1065         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1066                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1067         while (nodes > 1) {
1068                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1069                 rtree += nodes;
1070         }
1071
1072         return 2 * rtree;
1073 }
1074
1075 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1076 /**
1077  *      count_free_highmem_pages - compute the total number of free highmem
1078  *      pages, system-wide.
1079  */
1080
1081 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1082 {
1083         struct zone *zone;
1084         unsigned int cnt = 0;
1085
1086         for_each_populated_zone(zone)
1087                 if (is_highmem(zone))
1088                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1089
1090         return cnt;
1091 }
1092
1093 /**
1094  *      saveable_highmem_page - Determine whether a highmem page should be
1095  *      included in the suspend image.
1096  *
1097  *      We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1098  *      and it isn't a part of a free chunk of pages.
1099  */
1100 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1101 {
1102         struct page *page;
1103
1104         if (!pfn_valid(pfn))
1105                 return NULL;
1106
1107         page = pfn_to_page(pfn);
1108         if (page_zone(page) != zone)
1109                 return NULL;
1110
1111         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1112
1113         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1114             PageReserved(page))
1115                 return NULL;
1116
1117         if (page_is_guard(page))
1118                 return NULL;
1119
1120         return page;
1121 }
1122
1123 /**
1124  *      count_highmem_pages - compute the total number of saveable highmem
1125  *      pages.
1126  */
1127
1128 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1129 {
1130         struct zone *zone;
1131         unsigned int n = 0;
1132
1133         for_each_populated_zone(zone) {
1134                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1135
1136                 if (!is_highmem(zone))
1137                         continue;
1138
1139                 mark_free_pages(zone);
1140                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1141                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1142                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1143                                 n++;
1144         }
1145         return n;
1146 }
1147 #else
1148 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1149 {
1150         return NULL;
1151 }
1152 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1153
1154 /**
1155  *      saveable_page - Determine whether a non-highmem page should be included
1156  *      in the suspend image.
1157  *
1158  *      We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1159  *      of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't a part of
1160  *      a free chunk of pages.
1161  */
1162 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1163 {
1164         struct page *page;
1165
1166         if (!pfn_valid(pfn))
1167                 return NULL;
1168
1169         page = pfn_to_page(pfn);
1170         if (page_zone(page) != zone)
1171                 return NULL;
1172
1173         BUG_ON(PageHighMem(page));
1174
1175         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1176                 return NULL;
1177
1178         if (PageReserved(page)
1179             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1180                 return NULL;
1181
1182         if (page_is_guard(page))
1183                 return NULL;
1184
1185         return page;
1186 }
1187
1188 /**
1189  *      count_data_pages - compute the total number of saveable non-highmem
1190  *      pages.
1191  */
1192
1193 static unsigned int count_data_pages(void)
1194 {
1195         struct zone *zone;
1196         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1197         unsigned int n = 0;
1198
1199         for_each_populated_zone(zone) {
1200                 if (is_highmem(zone))
1201                         continue;
1202
1203                 mark_free_pages(zone);
1204                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1205                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1206                         if (saveable_page(zone, pfn))
1207                                 n++;
1208         }
1209         return n;
1210 }
1211
1212 /* This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1213  * task structs.
1214  */
1215 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1216 {
1217         int n;
1218
1219         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1220                 *dst++ = *src++;
1221 }
1222
1223
1224 /**
1225  *      safe_copy_page - check if the page we are going to copy is marked as
1226  *              present in the kernel page tables (this always is the case if
1227  *              CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set and in that case
1228  *              kernel_page_present() always returns 'true').
1229  */
1230 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1231 {
1232         if (kernel_page_present(s_page)) {
1233                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1234         } else {
1235                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1236                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1237                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1238         }
1239 }
1240
1241
1242 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1243 static inline struct page *
1244 page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1245 {
1246         return is_highmem(zone) ?
1247                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1248 }
1249
1250 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1251 {
1252         struct page *s_page, *d_page;
1253         void *src, *dst;
1254
1255         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1256         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1257         if (PageHighMem(s_page)) {
1258                 src = kmap_atomic(s_page);
1259                 dst = kmap_atomic(d_page);
1260                 do_copy_page(dst, src);
1261                 kunmap_atomic(dst);
1262                 kunmap_atomic(src);
1263         } else {
1264                 if (PageHighMem(d_page)) {
1265                         /* Page pointed to by src may contain some kernel
1266                          * data modified by kmap_atomic()
1267                          */
1268                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1269                         dst = kmap_atomic(d_page);
1270                         copy_page(dst, buffer);
1271                         kunmap_atomic(dst);
1272                 } else {
1273                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1274                 }
1275         }
1276 }
1277 #else
1278 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1279
1280 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1281 {
1282         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1283                                 pfn_to_page(src_pfn));
1284 }
1285 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1286
1287 static void
1288 copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm, struct memory_bitmap *orig_bm)
1289 {
1290         struct zone *zone;
1291         unsigned long pfn;
1292
1293         for_each_populated_zone(zone) {
1294                 unsigned long max_zone_pfn;
1295
1296                 mark_free_pages(zone);
1297                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1298                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1299                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1300                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1301         }
1302         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1303         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1304         for(;;) {
1305                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1306                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1307                         break;
1308                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1309         }
1310 }
1311
1312 /* Total number of image pages */
1313 static unsigned int nr_copy_pages;
1314 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1315 static unsigned int nr_meta_pages;
1316 /*
1317  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1318  * before suspending devices.
1319  */
1320 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1321 /*
1322  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1323  * hibernation image pages (during restore)
1324  */
1325 static struct memory_bitmap orig_bm;
1326 /*
1327  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1328  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1329  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1330  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1331  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1332  * this purpose.
1333  */
1334 static struct memory_bitmap copy_bm;
1335
1336 /**
1337  *      swsusp_free - free pages allocated for the suspend.
1338  *
1339  *      Suspend pages are alocated before the atomic copy is made, so we
1340  *      need to release them after the resume.
1341  */
1342
1343 void swsusp_free(void)
1344 {
1345         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1346
1347         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1348                 goto out;
1349
1350         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1351         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1352
1353 loop:
1354         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1355         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1356
1357         /*
1358          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1359          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1360          */
1361         do {
1362                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1363                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1364                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1365                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1366         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1367
1368         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1369                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1370
1371                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1372                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1373                 __free_page(page);
1374                 goto loop;
1375         }
1376
1377 out:
1378         nr_copy_pages = 0;
1379         nr_meta_pages = 0;
1380         restore_pblist = NULL;
1381         buffer = NULL;
1382         alloc_normal = 0;
1383         alloc_highmem = 0;
1384 }
1385
1386 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1387
1388 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1389
1390 /**
1391  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image
1392  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1393  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1394  *
1395  * Return value: Number of page frames actually allocated
1396  */
1397 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1398 {
1399         unsigned long nr_alloc = 0;
1400
1401         while (nr_pages > 0) {
1402                 struct page *page;
1403
1404                 page = alloc_image_page(mask);
1405                 if (!page)
1406                         break;
1407                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1408                 if (PageHighMem(page))
1409                         alloc_highmem++;
1410                 else
1411                         alloc_normal++;
1412                 nr_pages--;
1413                 nr_alloc++;
1414         }
1415
1416         return nr_alloc;
1417 }
1418
1419 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1420                                               unsigned long avail_normal)
1421 {
1422         unsigned long alloc;
1423
1424         if (avail_normal <= alloc_normal)
1425                 return 0;
1426
1427         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1428         if (nr_pages < alloc)
1429                 alloc = nr_pages;
1430
1431         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1432 }
1433
1434 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1435 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1436 {
1437         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1438 }
1439
1440 /**
1441  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base)
1442  */
1443 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1444 {
1445         x *= multiplier;
1446         do_div(x, base);
1447         return (unsigned long)x;
1448 }
1449
1450 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1451                                                 unsigned long highmem,
1452                                                 unsigned long total)
1453 {
1454         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1455
1456         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1457 }
1458 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1459 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1460 {
1461         return 0;
1462 }
1463
1464 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1465                                                 unsigned long highmem,
1466                                                 unsigned long total)
1467 {
1468         return 0;
1469 }
1470 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1471
1472 /**
1473  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image
1474  */
1475 static void free_unnecessary_pages(void)
1476 {
1477         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem;
1478
1479         save = count_data_pages();
1480         if (alloc_normal >= save) {
1481                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1482                 save = 0;
1483         } else {
1484                 to_free_normal = 0;
1485                 save -= alloc_normal;
1486         }
1487         save += count_highmem_pages();
1488         if (alloc_highmem >= save) {
1489                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1490         } else {
1491                 to_free_highmem = 0;
1492                 save -= alloc_highmem;
1493                 if (to_free_normal > save)
1494                         to_free_normal -= save;
1495                 else
1496                         to_free_normal = 0;
1497         }
1498
1499         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1500
1501         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1502                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1503                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1504
1505                 if (PageHighMem(page)) {
1506                         if (!to_free_highmem)
1507                                 continue;
1508                         to_free_highmem--;
1509                         alloc_highmem--;
1510                 } else {
1511                         if (!to_free_normal)
1512                                 continue;
1513                         to_free_normal--;
1514                         alloc_normal--;
1515                 }
1516                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1517                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1518                 swsusp_unset_page_free(page);
1519                 __free_page(page);
1520         }
1521 }
1522
1523 /**
1524  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image
1525  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1526  *
1527  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1528  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1529  * preallocating memory.
1530  *
1531  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1532  *
1533  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1534  *
1535  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1536  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1537  * minus mapped file pages.
1538  */
1539 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1540 {
1541         unsigned long size;
1542
1543         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1544                 + global_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1545                 + global_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1546                 + global_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1547                 + global_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1548                 - global_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1549
1550         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1551 }
1552
1553 /**
1554  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image
1555  *
1556  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1557  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1558  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1559  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1560  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1561  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1562  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1563  * total number of available page frames and allocate at least
1564  *
1565  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1566  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1567  *
1568  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1569  *
1570  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1571  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1572  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1573  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1574  */
1575 int hibernate_preallocate_memory(void)
1576 {
1577         struct zone *zone;
1578         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1579         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1580         ktime_t start, stop;
1581         int error;
1582
1583         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1584         start = ktime_get();
1585
1586         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1587         if (error)
1588                 goto err_out;
1589
1590         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1591         if (error)
1592                 goto err_out;
1593
1594         alloc_normal = 0;
1595         alloc_highmem = 0;
1596
1597         /* Count the number of saveable data pages. */
1598         save_highmem = count_highmem_pages();
1599         saveable = count_data_pages();
1600
1601         /*
1602          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1603          * number of pages needed for image metadata (size).
1604          */
1605         count = saveable;
1606         saveable += save_highmem;
1607         highmem = save_highmem;
1608         size = 0;
1609         for_each_populated_zone(zone) {
1610                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1611                 if (is_highmem(zone))
1612                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1613                 else
1614                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1615         }
1616         avail_normal = count;
1617         count += highmem;
1618         count -= totalreserve_pages;
1619
1620         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1621         size += page_key_additional_pages(saveable);
1622
1623         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1624         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1625                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1626         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1627         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1628         if (size > max_size)
1629                 size = max_size;
1630         /*
1631          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1632          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1633          * the image and we're done.
1634          */
1635         if (size >= saveable) {
1636                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1637                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1638                 goto out;
1639         }
1640
1641         /* Estimate the minimum size of the image. */
1642         pages = minimum_image_size(saveable);
1643         /*
1644          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1645          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1646          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1647          */
1648         if (avail_normal > pages)
1649                 avail_normal -= pages;
1650         else
1651                 avail_normal = 0;
1652         if (size < pages)
1653                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1654
1655         /*
1656          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1657          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1658          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1659          * test cases.
1660          */
1661         shrink_all_memory(saveable - size);
1662
1663         /*
1664          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1665          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1666          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1667          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1668          * highmem and non-highmem zones separately.
1669          */
1670         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1671         alloc = count - max_size;
1672         if (alloc > pages_highmem)
1673                 alloc -= pages_highmem;
1674         else
1675                 alloc = 0;
1676         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1677         if (pages < alloc) {
1678                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1679                 alloc -= pages;
1680                 pages += pages_highmem;
1681                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1682                 if (pages_highmem < alloc)
1683                         goto err_out;
1684                 pages += pages_highmem;
1685                 /*
1686                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1687                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1688                  */
1689                 alloc = (count - pages) - size;
1690                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1691         } else {
1692                 /*
1693                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1694                  * and we want to reduce this number down to size.
1695                  */
1696                 alloc = max_size - size;
1697                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1698                 pages_highmem += size;
1699                 alloc -= size;
1700                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1701                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1702                 pages += pages_highmem + size;
1703         }
1704
1705         /*
1706          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1707          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1708          * ones now.
1709          */
1710         free_unnecessary_pages();
1711
1712  out:
1713         stop = ktime_get();
1714         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1715         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1716
1717         return 0;
1718
1719  err_out:
1720         printk(KERN_CONT "\n");
1721         swsusp_free();
1722         return -ENOMEM;
1723 }
1724
1725 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1726 /**
1727   *     count_pages_for_highmem - compute the number of non-highmem pages
1728   *     that will be necessary for creating copies of highmem pages.
1729   */
1730
1731 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1732 {
1733         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1734
1735         if (free_highmem >= nr_highmem)
1736                 nr_highmem = 0;
1737         else
1738                 nr_highmem -= free_highmem;
1739
1740         return nr_highmem;
1741 }
1742 #else
1743 static unsigned int
1744 count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1745 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1746
1747 /**
1748  *      enough_free_mem - Make sure we have enough free memory for the
1749  *      snapshot image.
1750  */
1751
1752 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1753 {
1754         struct zone *zone;
1755         unsigned int free = alloc_normal;
1756
1757         for_each_populated_zone(zone)
1758                 if (!is_highmem(zone))
1759                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1760
1761         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1762         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1763                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1764
1765         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1766 }
1767
1768 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1769 /**
1770  *      get_highmem_buffer - if there are some highmem pages in the suspend
1771  *      image, we may need the buffer to copy them and/or load their data.
1772  */
1773
1774 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1775 {
1776         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1777         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1778 }
1779
1780 /**
1781  *      alloc_highmem_image_pages - allocate some highmem pages for the image.
1782  *      Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free
1783  *      highmem pages is lesser than that, allocate them all.
1784  */
1785
1786 static inline unsigned int
1787 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int nr_highmem)
1788 {
1789         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1790
1791         if (to_alloc > nr_highmem)
1792                 to_alloc = nr_highmem;
1793
1794         nr_highmem -= to_alloc;
1795         while (to_alloc-- > 0) {
1796                 struct page *page;
1797
1798                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM);
1799                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1800         }
1801         return nr_highmem;
1802 }
1803 #else
1804 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1805
1806 static inline unsigned int
1807 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int n) { return 0; }
1808 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1809
1810 /**
1811  *      swsusp_alloc - allocate memory for the suspend image
1812  *
1813  *      We first try to allocate as many highmem pages as there are
1814  *      saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1815  *      non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1816  *
1817  *      In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1818  *      also be located in the high memory, because of the way in which
1819  *      copy_data_pages() works.
1820  */
1821
1822 static int
1823 swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm, struct memory_bitmap *copy_bm,
1824                 unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1825 {
1826         if (nr_highmem > 0) {
1827                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1828                         goto err_out;
1829                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1830                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1831                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1832                 }
1833         }
1834         if (nr_pages > alloc_normal) {
1835                 nr_pages -= alloc_normal;
1836                 while (nr_pages-- > 0) {
1837                         struct page *page;
1838
1839                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1840                         if (!page)
1841                                 goto err_out;
1842                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1843                 }
1844         }
1845
1846         return 0;
1847
1848  err_out:
1849         swsusp_free();
1850         return -ENOMEM;
1851 }
1852
1853 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1854 {
1855         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1856
1857         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1858
1859         drain_local_pages(NULL);
1860         nr_pages = count_data_pages();
1861         nr_highmem = count_highmem_pages();
1862         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1863
1864         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1865                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1866                 return -ENOMEM;
1867         }
1868
1869         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1870                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1871                 return -ENOMEM;
1872         }
1873
1874         /* During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1875          * Kill them.
1876          */
1877         drain_local_pages(NULL);
1878         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1879
1880         /*
1881          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1882          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1883          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1884          */
1885
1886         nr_pages += nr_highmem;
1887         nr_copy_pages = nr_pages;
1888         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1889
1890         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1891                 nr_pages);
1892
1893         return 0;
1894 }
1895
1896 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
1897 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
1898 {
1899         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
1900         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
1901         return 0;
1902 }
1903
1904 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
1905 {
1906         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
1907                 return "kernel version";
1908         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
1909                 return "system type";
1910         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
1911                 return "kernel release";
1912         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
1913                 return "version";
1914         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
1915                 return "machine";
1916         return NULL;
1917 }
1918 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
1919
1920 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
1921 {
1922         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
1923 }
1924
1925 static int init_header(struct swsusp_info *info)
1926 {
1927         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
1928         info->num_physpages = get_num_physpages();
1929         info->image_pages = nr_copy_pages;
1930         info->pages = snapshot_get_image_size();
1931         info->size = info->pages;
1932         info->size <<= PAGE_SHIFT;
1933         return init_header_complete(info);
1934 }
1935
1936 /**
1937  *      pack_pfns - pfns corresponding to the set bits found in the bitmap @bm
1938  *      are stored in the array @buf[] (1 page at a time)
1939  */
1940
1941 static inline void
1942 pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
1943 {
1944         int j;
1945
1946         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
1947                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
1948                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
1949                         break;
1950                 /* Save page key for data page (s390 only). */
1951                 page_key_read(buf + j);
1952         }
1953 }
1954
1955 /**
1956  *      snapshot_read_next - used for reading the system memory snapshot.
1957  *
1958  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
1959  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
1960  *      to it should be passed to this function every next time.
1961  *
1962  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
1963  *      is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
1964  *      location computed by the data_of() macro.
1965  *
1966  *      The function returns 0 to indicate the end of data stream condition,
1967  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
1968  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
1969  *      any more.
1970  */
1971
1972 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
1973 {
1974         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
1975                 return 0;
1976
1977         if (!buffer) {
1978                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
1979                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
1980                 if (!buffer)
1981                         return -ENOMEM;
1982         }
1983         if (!handle->cur) {
1984                 int error;
1985
1986                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
1987                 if (error)
1988                         return error;
1989                 handle->buffer = buffer;
1990                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
1991                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1992         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
1993                 clear_page(buffer);
1994                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
1995         } else {
1996                 struct page *page;
1997
1998                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
1999                 if (PageHighMem(page)) {
2000                         /* Highmem pages are copied to the buffer,
2001                          * because we can't return with a kmapped
2002                          * highmem page (we may not be called again).
2003                          */
2004                         void *kaddr;
2005
2006                         kaddr = kmap_atomic(page);
2007                         copy_page(buffer, kaddr);
2008                         kunmap_atomic(kaddr);
2009                         handle->buffer = buffer;
2010                 } else {
2011                         handle->buffer = page_address(page);
2012                 }
2013         }
2014         handle->cur++;
2015         return PAGE_SIZE;
2016 }
2017
2018 /**
2019  *      mark_unsafe_pages - mark the pages that cannot be used for storing
2020  *      the image during resume, because they conflict with the pages that
2021  *      had been used before suspend
2022  */
2023
2024 static int mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2025 {
2026         struct zone *zone;
2027         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2028
2029         /* Clear page flags */
2030         for_each_populated_zone(zone) {
2031                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2032                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2033                         if (pfn_valid(pfn))
2034                                 swsusp_unset_page_free(pfn_to_page(pfn));
2035         }
2036
2037         /* Mark pages that correspond to the "original" pfns as "unsafe" */
2038         memory_bm_position_reset(bm);
2039         do {
2040                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2041                 if (likely(pfn != BM_END_OF_MAP)) {
2042                         if (likely(pfn_valid(pfn)) && !is_nosave_page(pfn))
2043                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn));
2044                         else
2045                                 return -EFAULT;
2046                 }
2047         } while (pfn != BM_END_OF_MAP);
2048
2049         allocated_unsafe_pages = 0;
2050
2051         return 0;
2052 }
2053
2054 static void
2055 duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst, struct memory_bitmap *src)
2056 {
2057         unsigned long pfn;
2058
2059         memory_bm_position_reset(src);
2060         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2061         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2062                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2063                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2064         }
2065 }
2066
2067 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2068 {
2069         char *reason;
2070
2071         reason = check_image_kernel(info);
2072         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2073                 reason = "memory size";
2074         if (reason) {
2075                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2076                 return -EPERM;
2077         }
2078         return 0;
2079 }
2080
2081 /**
2082  *      load header - check the image header and copy data from it
2083  */
2084
2085 static int
2086 load_header(struct swsusp_info *info)
2087 {
2088         int error;
2089
2090         restore_pblist = NULL;
2091         error = check_header(info);
2092         if (!error) {
2093                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2094                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2095         }
2096         return error;
2097 }
2098
2099 /**
2100  *      unpack_orig_pfns - for each element of @buf[] (1 page at a time) set
2101  *      the corresponding bit in the memory bitmap @bm
2102  */
2103 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2104 {
2105         int j;
2106
2107         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2108                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2109                         break;
2110
2111                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2112                 page_key_memorize(buf + j);
2113
2114                 if (memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2115                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2116                 else
2117                         return -EFAULT;
2118         }
2119
2120         return 0;
2121 }
2122
2123 /* List of "safe" pages that may be used to store data loaded from the suspend
2124  * image
2125  */
2126 static struct linked_page *safe_pages_list;
2127
2128 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2129 /* struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2130  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2131  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2132  */
2133 struct highmem_pbe {
2134         struct page *copy_page; /* data is here now */
2135         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2136         struct highmem_pbe *next;
2137 };
2138
2139 /* List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2140  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2141  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2142  * written directly to their "original" page frames.
2143  */
2144 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2145
2146 /**
2147  *      count_highmem_image_pages - compute the number of highmem pages in the
2148  *      suspend image.  The bits in the memory bitmap @bm that correspond to the
2149  *      image pages are assumed to be set.
2150  */
2151
2152 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2153 {
2154         unsigned long pfn;
2155         unsigned int cnt = 0;
2156
2157         memory_bm_position_reset(bm);
2158         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2159         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2160                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2161                         cnt++;
2162
2163                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2164         }
2165         return cnt;
2166 }
2167
2168 /**
2169  *      prepare_highmem_image - try to allocate as many highmem pages as
2170  *      there are highmem image pages (@nr_highmem_p points to the variable
2171  *      containing the number of highmem image pages).  The pages that are
2172  *      "safe" (ie. will not be overwritten when the suspend image is
2173  *      restored) have the corresponding bits set in @bm (it must be
2174  *      unitialized).
2175  *
2176  *      NOTE: This function should not be called if there are no highmem
2177  *      image pages.
2178  */
2179
2180 static unsigned int safe_highmem_pages;
2181
2182 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2183
2184 static int
2185 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2186 {
2187         unsigned int to_alloc;
2188
2189         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2190                 return -ENOMEM;
2191
2192         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2193                 return -ENOMEM;
2194
2195         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2196         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2197                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2198         else
2199                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2200
2201         safe_highmem_pages = 0;
2202         while (to_alloc-- > 0) {
2203                 struct page *page;
2204
2205                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2206                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2207                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2208                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2209                         safe_highmem_pages++;
2210                 }
2211                 /* Mark the page as allocated */
2212                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2213                 swsusp_set_page_free(page);
2214         }
2215         memory_bm_position_reset(bm);
2216         safe_highmem_bm = bm;
2217         return 0;
2218 }
2219
2220 /**
2221  *      get_highmem_page_buffer - for given highmem image page find the buffer
2222  *      that suspend_write_next() should set for its caller to write to.
2223  *
2224  *      If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2225  *      the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2226  *      the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2227  *      the copy is returned.
2228  *
2229  *      If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2230  *      the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2231  *      right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2232  *      with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2233  *      @buffer is returned, @last_highmem page is set to the page to which
2234  *      the data will have to be copied from @buffer.
2235  */
2236
2237 static struct page *last_highmem_page;
2238
2239 static void *
2240 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2241 {
2242         struct highmem_pbe *pbe;
2243         void *kaddr;
2244
2245         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2246                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2247                  * use it directly to store the loaded page.
2248                  */
2249                 last_highmem_page = page;
2250                 return buffer;
2251         }
2252         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2253          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2254          */
2255         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2256         if (!pbe) {
2257                 swsusp_free();
2258                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2259         }
2260         pbe->orig_page = page;
2261         if (safe_highmem_pages > 0) {
2262                 struct page *tmp;
2263
2264                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2265                 kaddr = buffer;
2266                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2267                 safe_highmem_pages--;
2268                 last_highmem_page = tmp;
2269                 pbe->copy_page = tmp;
2270         } else {
2271                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2272                 kaddr = safe_pages_list;
2273                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2274                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2275         }
2276         pbe->next = highmem_pblist;
2277         highmem_pblist = pbe;
2278         return kaddr;
2279 }
2280
2281 /**
2282  *      copy_last_highmem_page - copy the contents of a highmem image from
2283  *      @buffer, where the caller of snapshot_write_next() has place them,
2284  *      to the right location represented by @last_highmem_page .
2285  */
2286
2287 static void copy_last_highmem_page(void)
2288 {
2289         if (last_highmem_page) {
2290                 void *dst;
2291
2292                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2293                 copy_page(dst, buffer);
2294                 kunmap_atomic(dst);
2295                 last_highmem_page = NULL;
2296         }
2297 }
2298
2299 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2300 {
2301         return !last_highmem_page;
2302 }
2303
2304 static inline void free_highmem_data(void)
2305 {
2306         if (safe_highmem_bm)
2307                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2308
2309         if (buffer)
2310                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2311 }
2312 #else
2313 static inline int get_safe_write_buffer(void) { return 0; }
2314
2315 static unsigned int
2316 count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2317
2318 static inline int
2319 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2320 {
2321         return 0;
2322 }
2323
2324 static inline void *
2325 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2326 {
2327         return ERR_PTR(-EINVAL);
2328 }
2329
2330 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2331 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2332 static inline void free_highmem_data(void) {}
2333 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2334
2335 /**
2336  *      prepare_image - use the memory bitmap @bm to mark the pages that will
2337  *      be overwritten in the process of restoring the system memory state
2338  *      from the suspend image ("unsafe" pages) and allocate memory for the
2339  *      image.
2340  *
2341  *      The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2342  *      as many pages as needed for the image data, but not to assign these
2343  *      pages to specific tasks initially.  Instead, we just mark them as
2344  *      allocated and create a lists of "safe" pages that will be used
2345  *      later.  On systems with high memory a list of "safe" highmem pages is
2346  *      also created.
2347  */
2348
2349 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2350
2351 static int
2352 prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2353 {
2354         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2355         struct linked_page *sp_list, *lp;
2356         int error;
2357
2358         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2359         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2360         buffer = NULL;
2361
2362         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2363         error = mark_unsafe_pages(bm);
2364         if (error)
2365                 goto Free;
2366
2367         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2368         if (error)
2369                 goto Free;
2370
2371         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2372         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2373         if (nr_highmem > 0) {
2374                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2375                 if (error)
2376                         goto Free;
2377         }
2378         /* Reserve some safe pages for potential later use.
2379          *
2380          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2381          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2382          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2383          */
2384         sp_list = NULL;
2385         /* nr_copy_pages cannot be lesser than allocated_unsafe_pages */
2386         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2387         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2388         while (nr_pages > 0) {
2389                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2390                 if (!lp) {
2391                         error = -ENOMEM;
2392                         goto Free;
2393                 }
2394                 lp->next = sp_list;
2395                 sp_list = lp;
2396                 nr_pages--;
2397         }
2398         /* Preallocate memory for the image */
2399         safe_pages_list = NULL;
2400         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2401         while (nr_pages > 0) {
2402                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2403                 if (!lp) {
2404                         error = -ENOMEM;
2405                         goto Free;
2406                 }
2407                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2408                         /* The page is "safe", add it to the list */
2409                         lp->next = safe_pages_list;
2410                         safe_pages_list = lp;
2411                 }
2412                 /* Mark the page as allocated */
2413                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2414                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2415                 nr_pages--;
2416         }
2417         /* Free the reserved safe pages so that chain_alloc() can use them */
2418         while (sp_list) {
2419                 lp = sp_list->next;
2420                 free_image_page(sp_list, PG_UNSAFE_CLEAR);
2421                 sp_list = lp;
2422         }
2423         return 0;
2424
2425  Free:
2426         swsusp_free();
2427         return error;
2428 }
2429
2430 /**
2431  *      get_buffer - compute the address that snapshot_write_next() should
2432  *      set for its caller to write to.
2433  */
2434
2435 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2436 {
2437         struct pbe *pbe;
2438         struct page *page;
2439         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2440
2441         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2442                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2443
2444         page = pfn_to_page(pfn);
2445         if (PageHighMem(page))
2446                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2447
2448         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2449                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2450                  * use it directly to store the loaded page.
2451                  */
2452                 return page_address(page);
2453
2454         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2455          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2456          */
2457         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2458         if (!pbe) {
2459                 swsusp_free();
2460                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2461         }
2462         pbe->orig_address = page_address(page);
2463         pbe->address = safe_pages_list;
2464         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2465         pbe->next = restore_pblist;
2466         restore_pblist = pbe;
2467         return pbe->address;
2468 }
2469
2470 /**
2471  *      snapshot_write_next - used for writing the system memory snapshot.
2472  *
2473  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
2474  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
2475  *      to it should be passed to this function every next time.
2476  *
2477  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
2478  *      is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2479  *      location computed by the data_of() macro.
2480  *
2481  *      The function returns 0 to indicate the "end of file" condition,
2482  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
2483  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
2484  *      any more.
2485  */
2486
2487 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2488 {
2489         static struct chain_allocator ca;
2490         int error = 0;
2491
2492         /* Check if we have already loaded the entire image */
2493         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2494                 return 0;
2495
2496         handle->sync_read = 1;
2497
2498         if (!handle->cur) {
2499                 if (!buffer)
2500                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2501                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2502
2503                 if (!buffer)
2504                         return -ENOMEM;
2505
2506                 handle->buffer = buffer;
2507         } else if (handle->cur == 1) {
2508                 error = load_header(buffer);
2509                 if (error)
2510                         return error;
2511
2512                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2513                 if (error)
2514                         return error;
2515
2516                 /* Allocate buffer for page keys. */
2517                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2518                 if (error)
2519                         return error;
2520
2521         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2522                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2523                 if (error)
2524                         return error;
2525
2526                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2527                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2528                         if (error)
2529                                 return error;
2530
2531                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2532                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2533                         restore_pblist = NULL;
2534                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2535                         handle->sync_read = 0;
2536                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2537                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2538                 }
2539         } else {
2540                 copy_last_highmem_page();
2541                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2542                 page_key_write(handle->buffer);
2543                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2544                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2545                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2546                 if (handle->buffer != buffer)
2547                         handle->sync_read = 0;
2548         }
2549         handle->cur++;
2550         return PAGE_SIZE;
2551 }
2552
2553 /**
2554  *      snapshot_write_finalize - must be called after the last call to
2555  *      snapshot_write_next() in case the last page in the image happens
2556  *      to be a highmem page and its contents should be stored in the
2557  *      highmem.  Additionally, it releases the memory that will not be
2558  *      used any more.
2559  */
2560
2561 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2562 {
2563         copy_last_highmem_page();
2564         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2565         page_key_write(handle->buffer);
2566         page_key_free();
2567         /* Free only if we have loaded the image entirely */
2568         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2569                 memory_bm_free(&orig_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2570                 free_highmem_data();
2571         }
2572 }
2573
2574 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2575 {
2576         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2577                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2578 }
2579
2580 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2581 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2582 static inline void
2583 swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2, void *buf)
2584 {
2585         void *kaddr1, *kaddr2;
2586
2587         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2588         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2589         copy_page(buf, kaddr1);
2590         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2591         copy_page(kaddr2, buf);
2592         kunmap_atomic(kaddr2);
2593         kunmap_atomic(kaddr1);
2594 }
2595
2596 /**
2597  *      restore_highmem - for each highmem page that was allocated before
2598  *      the suspend and included in the suspend image, and also has been
2599  *      allocated by the "resume" kernel swap its current (ie. "before
2600  *      resume") contents with the previous (ie. "before suspend") one.
2601  *
2602  *      If the resume eventually fails, we can call this function once
2603  *      again and restore the "before resume" highmem state.
2604  */
2605
2606 int restore_highmem(void)
2607 {
2608         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2609         void *buf;
2610
2611         if (!pbe)
2612                 return 0;
2613
2614         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2615         if (!buf)
2616                 return -ENOMEM;
2617
2618         while (pbe) {
2619                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2620                 pbe = pbe->next;
2621         }
2622         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2623         return 0;
2624 }
2625 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */