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