drm/i915: Avoid allocating a vmap arena for a single page
[cascardo/linux.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/notifier.h>
25 #include <linux/rbtree.h>
26 #include <linux/radix-tree.h>
27 #include <linux/rcupdate.h>
28 #include <linux/pfn.h>
29 #include <linux/kmemleak.h>
30 #include <linux/atomic.h>
31 #include <linux/compiler.h>
32 #include <linux/llist.h>
33 #include <linux/bitops.h>
34
35 #include <asm/uaccess.h>
36 #include <asm/tlbflush.h>
37 #include <asm/shmparam.h>
38
39 #include "internal.h"
40
41 struct vfree_deferred {
42         struct llist_head list;
43         struct work_struct wq;
44 };
45 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
46
47 static void __vunmap(const void *, int);
48
49 static void free_work(struct work_struct *w)
50 {
51         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
52         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
53         while (llnode) {
54                 void *p = llnode;
55                 llnode = llist_next(llnode);
56                 __vunmap(p, 1);
57         }
58 }
59
60 /*** Page table manipulation functions ***/
61
62 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
63 {
64         pte_t *pte;
65
66         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
67         do {
68                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
69                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
70         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
71 }
72
73 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
74 {
75         pmd_t *pmd;
76         unsigned long next;
77
78         pmd = pmd_offset(pud, addr);
79         do {
80                 next = pmd_addr_end(addr, end);
81                 if (pmd_clear_huge(pmd))
82                         continue;
83                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
84                         continue;
85                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
86         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
87 }
88
89 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
90 {
91         pud_t *pud;
92         unsigned long next;
93
94         pud = pud_offset(pgd, addr);
95         do {
96                 next = pud_addr_end(addr, end);
97                 if (pud_clear_huge(pud))
98                         continue;
99                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
100                         continue;
101                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
102         } while (pud++, addr = next, addr != end);
103 }
104
105 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
106 {
107         pgd_t *pgd;
108         unsigned long next;
109
110         BUG_ON(addr >= end);
111         pgd = pgd_offset_k(addr);
112         do {
113                 next = pgd_addr_end(addr, end);
114                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
115                         continue;
116                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
117         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
118 }
119
120 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
121                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
122 {
123         pte_t *pte;
124
125         /*
126          * nr is a running index into the array which helps higher level
127          * callers keep track of where we're up to.
128          */
129
130         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
131         if (!pte)
132                 return -ENOMEM;
133         do {
134                 struct page *page = pages[*nr];
135
136                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
137                         return -EBUSY;
138                 if (WARN_ON(!page))
139                         return -ENOMEM;
140                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
141                 (*nr)++;
142         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
143         return 0;
144 }
145
146 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
147                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
148 {
149         pmd_t *pmd;
150         unsigned long next;
151
152         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
153         if (!pmd)
154                 return -ENOMEM;
155         do {
156                 next = pmd_addr_end(addr, end);
157                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
158                         return -ENOMEM;
159         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
160         return 0;
161 }
162
163 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
164                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
165 {
166         pud_t *pud;
167         unsigned long next;
168
169         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
170         if (!pud)
171                 return -ENOMEM;
172         do {
173                 next = pud_addr_end(addr, end);
174                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
175                         return -ENOMEM;
176         } while (pud++, addr = next, addr != end);
177         return 0;
178 }
179
180 /*
181  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
182  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
183  *
184  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
185  */
186 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
187                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
188 {
189         pgd_t *pgd;
190         unsigned long next;
191         unsigned long addr = start;
192         int err = 0;
193         int nr = 0;
194
195         BUG_ON(addr >= end);
196         pgd = pgd_offset_k(addr);
197         do {
198                 next = pgd_addr_end(addr, end);
199                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
200                 if (err)
201                         return err;
202         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
203
204         return nr;
205 }
206
207 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
208                            pgprot_t prot, struct page **pages)
209 {
210         int ret;
211
212         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
213         flush_cache_vmap(start, end);
214         return ret;
215 }
216
217 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
218 {
219         /*
220          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
221          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
222          * just put it in the vmalloc space.
223          */
224 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
225         unsigned long addr = (unsigned long)x;
226         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
227                 return 1;
228 #endif
229         return is_vmalloc_addr(x);
230 }
231
232 /*
233  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
234  */
235 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
236 {
237         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
238         struct page *page = NULL;
239         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
240
241         /*
242          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
243          * architectures that do not vmalloc module space
244          */
245         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
246
247         if (!pgd_none(*pgd)) {
248                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
249                 if (!pud_none(*pud)) {
250                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
251                         if (!pmd_none(*pmd)) {
252                                 pte_t *ptep, pte;
253
254                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
255                                 pte = *ptep;
256                                 if (pte_present(pte))
257                                         page = pte_page(pte);
258                                 pte_unmap(ptep);
259                         }
260                 }
261         }
262         return page;
263 }
264 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
265
266 /*
267  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
268  */
269 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
270 {
271         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
272 }
273 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
274
275
276 /*** Global kva allocator ***/
277
278 #define VM_LAZY_FREE    0x01
279 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
280 #define VM_VM_AREA      0x04
281
282 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
283 /* Export for kexec only */
284 LIST_HEAD(vmap_area_list);
285 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
286
287 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
288 static struct rb_node *free_vmap_cache;
289 static unsigned long cached_hole_size;
290 static unsigned long cached_vstart;
291 static unsigned long cached_align;
292
293 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
294
295 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
296 {
297         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
298
299         while (n) {
300                 struct vmap_area *va;
301
302                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
303                 if (addr < va->va_start)
304                         n = n->rb_left;
305                 else if (addr >= va->va_end)
306                         n = n->rb_right;
307                 else
308                         return va;
309         }
310
311         return NULL;
312 }
313
314 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
315 {
316         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
317         struct rb_node *parent = NULL;
318         struct rb_node *tmp;
319
320         while (*p) {
321                 struct vmap_area *tmp_va;
322
323                 parent = *p;
324                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
325                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
326                         p = &(*p)->rb_left;
327                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
328                         p = &(*p)->rb_right;
329                 else
330                         BUG();
331         }
332
333         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
334         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
335
336         /* address-sort this list */
337         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
338         if (tmp) {
339                 struct vmap_area *prev;
340                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
341                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
342         } else
343                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
344 }
345
346 static void purge_vmap_area_lazy(void);
347
348 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
349
350 /*
351  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
352  * vstart and vend.
353  */
354 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
355                                 unsigned long align,
356                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
357                                 int node, gfp_t gfp_mask)
358 {
359         struct vmap_area *va;
360         struct rb_node *n;
361         unsigned long addr;
362         int purged = 0;
363         struct vmap_area *first;
364
365         BUG_ON(!size);
366         BUG_ON(offset_in_page(size));
367         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
368
369         might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
370
371         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
372                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
373         if (unlikely(!va))
374                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
375
376         /*
377          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
378          * to avoid false negatives.
379          */
380         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
381
382 retry:
383         spin_lock(&vmap_area_lock);
384         /*
385          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
386          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
387          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
388          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
389          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
390          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
391          * without updating cached_hole_size or cached_align.
392          */
393         if (!free_vmap_cache ||
394                         size < cached_hole_size ||
395                         vstart < cached_vstart ||
396                         align < cached_align) {
397 nocache:
398                 cached_hole_size = 0;
399                 free_vmap_cache = NULL;
400         }
401         /* record if we encounter less permissive parameters */
402         cached_vstart = vstart;
403         cached_align = align;
404
405         /* find starting point for our search */
406         if (free_vmap_cache) {
407                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
408                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
409                 if (addr < vstart)
410                         goto nocache;
411                 if (addr + size < addr)
412                         goto overflow;
413
414         } else {
415                 addr = ALIGN(vstart, align);
416                 if (addr + size < addr)
417                         goto overflow;
418
419                 n = vmap_area_root.rb_node;
420                 first = NULL;
421
422                 while (n) {
423                         struct vmap_area *tmp;
424                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
425                         if (tmp->va_end >= addr) {
426                                 first = tmp;
427                                 if (tmp->va_start <= addr)
428                                         break;
429                                 n = n->rb_left;
430                         } else
431                                 n = n->rb_right;
432                 }
433
434                 if (!first)
435                         goto found;
436         }
437
438         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
439         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
440                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
441                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
442                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
443                 if (addr + size < addr)
444                         goto overflow;
445
446                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
447                         goto found;
448
449                 first = list_next_entry(first, list);
450         }
451
452 found:
453         if (addr + size > vend)
454                 goto overflow;
455
456         va->va_start = addr;
457         va->va_end = addr + size;
458         va->flags = 0;
459         __insert_vmap_area(va);
460         free_vmap_cache = &va->rb_node;
461         spin_unlock(&vmap_area_lock);
462
463         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
464         BUG_ON(va->va_start < vstart);
465         BUG_ON(va->va_end > vend);
466
467         return va;
468
469 overflow:
470         spin_unlock(&vmap_area_lock);
471         if (!purged) {
472                 purge_vmap_area_lazy();
473                 purged = 1;
474                 goto retry;
475         }
476
477         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
478                 unsigned long freed = 0;
479                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
480                 if (freed > 0) {
481                         purged = 0;
482                         goto retry;
483                 }
484         }
485
486         if (printk_ratelimit())
487                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
488                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
489         kfree(va);
490         return ERR_PTR(-EBUSY);
491 }
492
493 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
494 {
495         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
496 }
497 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
498
499 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
500 {
501         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
502 }
503 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
504
505 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
506 {
507         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
508
509         if (free_vmap_cache) {
510                 if (va->va_end < cached_vstart) {
511                         free_vmap_cache = NULL;
512                 } else {
513                         struct vmap_area *cache;
514                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
515                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
516                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
517                                 /*
518                                  * We don't try to update cached_hole_size or
519                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
520                                  */
521                         }
522                 }
523         }
524         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
525         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
526         list_del_rcu(&va->list);
527
528         /*
529          * Track the highest possible candidate for pcpu area
530          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
531          * here too, consider only end addresses which fall inside
532          * vmalloc area proper.
533          */
534         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
535                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
536
537         kfree_rcu(va, rcu_head);
538 }
539
540 /*
541  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
542  */
543 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
544 {
545         spin_lock(&vmap_area_lock);
546         __free_vmap_area(va);
547         spin_unlock(&vmap_area_lock);
548 }
549
550 /*
551  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
552  */
553 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
554 {
555         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
556 }
557
558 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
559 {
560         /*
561          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
562          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
563          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
564          * space after a page has been freed.
565          *
566          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
567          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
568          *
569          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
570          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
571          * faster).
572          */
573 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
574         vunmap_page_range(start, end);
575         flush_tlb_kernel_range(start, end);
576 #endif
577 }
578
579 /*
580  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
581  * before attempting to purge with a TLB flush.
582  *
583  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
584  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
585  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
586  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
587  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
588  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
589  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
590  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
591  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
592  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
593  * becomes a problem on bigger systems.
594  */
595 static unsigned long lazy_max_pages(void)
596 {
597         unsigned int log;
598
599         log = fls(num_online_cpus());
600
601         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
602 }
603
604 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
605
606 /* for per-CPU blocks */
607 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
608
609 /*
610  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
611  * immediately freed.
612  */
613 void set_iounmap_nonlazy(void)
614 {
615         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
616 }
617
618 /*
619  * Purges all lazily-freed vmap areas.
620  *
621  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
622  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
623  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
624  * their own TLB flushing).
625  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
626  *              *end = max(*end, highest purged address)
627  */
628 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
629                                         int sync, int force_flush)
630 {
631         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
632         LIST_HEAD(valist);
633         struct vmap_area *va;
634         struct vmap_area *n_va;
635         int nr = 0;
636
637         /*
638          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
639          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
640          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
641          */
642         if (!sync && !force_flush) {
643                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
644                         return;
645         } else
646                 spin_lock(&purge_lock);
647
648         if (sync)
649                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
650
651         rcu_read_lock();
652         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
653                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
654                         if (va->va_start < *start)
655                                 *start = va->va_start;
656                         if (va->va_end > *end)
657                                 *end = va->va_end;
658                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
659                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
660                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
661                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
662                 }
663         }
664         rcu_read_unlock();
665
666         if (nr)
667                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
668
669         if (nr || force_flush)
670                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
671
672         if (nr) {
673                 spin_lock(&vmap_area_lock);
674                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
675                         __free_vmap_area(va);
676                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
677         }
678         spin_unlock(&purge_lock);
679 }
680
681 /*
682  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
683  * is already purging.
684  */
685 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
686 {
687         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
688
689         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
690 }
691
692 /*
693  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
694  */
695 static void purge_vmap_area_lazy(void)
696 {
697         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
698
699         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
700 }
701
702 /*
703  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
704  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
705  * previously.
706  */
707 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
708 {
709         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
710         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
711         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
712                 try_purge_vmap_area_lazy();
713 }
714
715 /*
716  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
717  * called for the correct range previously.
718  */
719 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
720 {
721         unmap_vmap_area(va);
722         free_vmap_area_noflush(va);
723 }
724
725 /*
726  * Free and unmap a vmap area
727  */
728 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
729 {
730         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
731         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
732 }
733
734 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
735 {
736         struct vmap_area *va;
737
738         spin_lock(&vmap_area_lock);
739         va = __find_vmap_area(addr);
740         spin_unlock(&vmap_area_lock);
741
742         return va;
743 }
744
745 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
746 {
747         struct vmap_area *va;
748
749         va = find_vmap_area(addr);
750         BUG_ON(!va);
751         free_unmap_vmap_area(va);
752 }
753
754
755 /*** Per cpu kva allocator ***/
756
757 /*
758  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
759  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
760  */
761 /*
762  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
763  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
764  * instead (we just need a rough idea)
765  */
766 #if BITS_PER_LONG == 32
767 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
768 #else
769 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
770 #endif
771
772 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
773 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
774 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
775 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
776 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
777 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
778 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
779                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
780                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
781                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
782
783 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
784
785 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
786
787 struct vmap_block_queue {
788         spinlock_t lock;
789         struct list_head free;
790 };
791
792 struct vmap_block {
793         spinlock_t lock;
794         struct vmap_area *va;
795         unsigned long free, dirty;
796         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
797         struct list_head free_list;
798         struct rcu_head rcu_head;
799         struct list_head purge;
800 };
801
802 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
803 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
804
805 /*
806  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
807  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
808  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
809  */
810 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
811 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
812
813 /*
814  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
815  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
816  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
817  * big problem.
818  */
819
820 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
821 {
822         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
823         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
824         return addr;
825 }
826
827 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
828 {
829         unsigned long addr;
830
831         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
832         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
833         return (void *)addr;
834 }
835
836 /**
837  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
838  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
839  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
840  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
841  *
842  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
843  */
844 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
845 {
846         struct vmap_block_queue *vbq;
847         struct vmap_block *vb;
848         struct vmap_area *va;
849         unsigned long vb_idx;
850         int node, err;
851         void *vaddr;
852
853         node = numa_node_id();
854
855         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
856                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
857         if (unlikely(!vb))
858                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
859
860         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
861                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
862                                         node, gfp_mask);
863         if (IS_ERR(va)) {
864                 kfree(vb);
865                 return ERR_CAST(va);
866         }
867
868         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
869         if (unlikely(err)) {
870                 kfree(vb);
871                 free_vmap_area(va);
872                 return ERR_PTR(err);
873         }
874
875         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
876         spin_lock_init(&vb->lock);
877         vb->va = va;
878         /* At least something should be left free */
879         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
880         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
881         vb->dirty = 0;
882         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
883         vb->dirty_max = 0;
884         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
885
886         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
887         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
888         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
889         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
890         BUG_ON(err);
891         radix_tree_preload_end();
892
893         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
894         spin_lock(&vbq->lock);
895         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
896         spin_unlock(&vbq->lock);
897         put_cpu_var(vmap_block_queue);
898
899         return vaddr;
900 }
901
902 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
903 {
904         struct vmap_block *tmp;
905         unsigned long vb_idx;
906
907         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
908         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
909         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
910         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
911         BUG_ON(tmp != vb);
912
913         free_vmap_area_noflush(vb->va);
914         kfree_rcu(vb, rcu_head);
915 }
916
917 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
918 {
919         LIST_HEAD(purge);
920         struct vmap_block *vb;
921         struct vmap_block *n_vb;
922         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
923
924         rcu_read_lock();
925         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
926
927                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
928                         continue;
929
930                 spin_lock(&vb->lock);
931                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
932                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
933                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
934                         vb->dirty_min = 0;
935                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
936                         spin_lock(&vbq->lock);
937                         list_del_rcu(&vb->free_list);
938                         spin_unlock(&vbq->lock);
939                         spin_unlock(&vb->lock);
940                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
941                 } else
942                         spin_unlock(&vb->lock);
943         }
944         rcu_read_unlock();
945
946         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
947                 list_del(&vb->purge);
948                 free_vmap_block(vb);
949         }
950 }
951
952 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
953 {
954         int cpu;
955
956         for_each_possible_cpu(cpu)
957                 purge_fragmented_blocks(cpu);
958 }
959
960 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
961 {
962         struct vmap_block_queue *vbq;
963         struct vmap_block *vb;
964         void *vaddr = NULL;
965         unsigned int order;
966
967         BUG_ON(offset_in_page(size));
968         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
969         if (WARN_ON(size == 0)) {
970                 /*
971                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
972                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
973                  * early.
974                  */
975                 return NULL;
976         }
977         order = get_order(size);
978
979         rcu_read_lock();
980         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
981         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
982                 unsigned long pages_off;
983
984                 spin_lock(&vb->lock);
985                 if (vb->free < (1UL << order)) {
986                         spin_unlock(&vb->lock);
987                         continue;
988                 }
989
990                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
991                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
992                 vb->free -= 1UL << order;
993                 if (vb->free == 0) {
994                         spin_lock(&vbq->lock);
995                         list_del_rcu(&vb->free_list);
996                         spin_unlock(&vbq->lock);
997                 }
998
999                 spin_unlock(&vb->lock);
1000                 break;
1001         }
1002
1003         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1004         rcu_read_unlock();
1005
1006         /* Allocate new block if nothing was found */
1007         if (!vaddr)
1008                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1009
1010         return vaddr;
1011 }
1012
1013 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1014 {
1015         unsigned long offset;
1016         unsigned long vb_idx;
1017         unsigned int order;
1018         struct vmap_block *vb;
1019
1020         BUG_ON(offset_in_page(size));
1021         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1022
1023         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1024
1025         order = get_order(size);
1026
1027         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1028         offset >>= PAGE_SHIFT;
1029
1030         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1031         rcu_read_lock();
1032         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1033         rcu_read_unlock();
1034         BUG_ON(!vb);
1035
1036         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1037
1038         spin_lock(&vb->lock);
1039
1040         /* Expand dirty range */
1041         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1042         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1043
1044         vb->dirty += 1UL << order;
1045         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1046                 BUG_ON(vb->free);
1047                 spin_unlock(&vb->lock);
1048                 free_vmap_block(vb);
1049         } else
1050                 spin_unlock(&vb->lock);
1051 }
1052
1053 /**
1054  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1055  *
1056  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1057  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1058  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1059  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1060  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1061  *
1062  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1063  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1064  * from the vmap layer.
1065  */
1066 void vm_unmap_aliases(void)
1067 {
1068         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1069         int cpu;
1070         int flush = 0;
1071
1072         if (unlikely(!vmap_initialized))
1073                 return;
1074
1075         for_each_possible_cpu(cpu) {
1076                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1077                 struct vmap_block *vb;
1078
1079                 rcu_read_lock();
1080                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1081                         spin_lock(&vb->lock);
1082                         if (vb->dirty) {
1083                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1084                                 unsigned long s, e;
1085
1086                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1087                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1088
1089                                 start = min(s, start);
1090                                 end   = max(e, end);
1091
1092                                 flush = 1;
1093                         }
1094                         spin_unlock(&vb->lock);
1095                 }
1096                 rcu_read_unlock();
1097         }
1098
1099         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1100 }
1101 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1102
1103 /**
1104  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1105  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1106  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1107  */
1108 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1109 {
1110         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1111         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1112
1113         BUG_ON(!addr);
1114         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1115         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1116         BUG_ON(!IS_ALIGNED(addr, PAGE_SIZE));
1117
1118         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1119         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1120
1121         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1122                 vb_free(mem, size);
1123         else
1124                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1125 }
1126 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1127
1128 /**
1129  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1130  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1131  * @count: number of pages
1132  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1133  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1134  *
1135  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1136  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1137  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1138  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1139  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1140  *
1141  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1142  */
1143 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1144 {
1145         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1146         unsigned long addr;
1147         void *mem;
1148
1149         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1150                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1151                 if (IS_ERR(mem))
1152                         return NULL;
1153                 addr = (unsigned long)mem;
1154         } else {
1155                 struct vmap_area *va;
1156                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1157                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1158                 if (IS_ERR(va))
1159                         return NULL;
1160
1161                 addr = va->va_start;
1162                 mem = (void *)addr;
1163         }
1164         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1165                 vm_unmap_ram(mem, count);
1166                 return NULL;
1167         }
1168         return mem;
1169 }
1170 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1171
1172 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1173 /**
1174  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1175  * @vm: vm_struct to add
1176  *
1177  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1178  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1179  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1180  *
1181  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1182  */
1183 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1184 {
1185         struct vm_struct *tmp, **p;
1186
1187         BUG_ON(vmap_initialized);
1188         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1189                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1190                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1191                         break;
1192                 } else
1193                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1194         }
1195         vm->next = *p;
1196         *p = vm;
1197 }
1198
1199 /**
1200  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1201  * @vm: vm_struct to register
1202  * @align: requested alignment
1203  *
1204  * This function is used to register kernel vm area before
1205  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1206  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1207  * vm->addr contains the allocated address.
1208  *
1209  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1210  */
1211 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1212 {
1213         static size_t vm_init_off __initdata;
1214         unsigned long addr;
1215
1216         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1217         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1218
1219         vm->addr = (void *)addr;
1220
1221         vm_area_add_early(vm);
1222 }
1223
1224 void __init vmalloc_init(void)
1225 {
1226         struct vmap_area *va;
1227         struct vm_struct *tmp;
1228         int i;
1229
1230         for_each_possible_cpu(i) {
1231                 struct vmap_block_queue *vbq;
1232                 struct vfree_deferred *p;
1233
1234                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1235                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1236                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1237                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1238                 init_llist_head(&p->list);
1239                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1240         }
1241
1242         /* Import existing vmlist entries. */
1243         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1244                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1245                 va->flags = VM_VM_AREA;
1246                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1247                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1248                 va->vm = tmp;
1249                 __insert_vmap_area(va);
1250         }
1251
1252         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1253
1254         vmap_initialized = true;
1255 }
1256
1257 /**
1258  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1259  * @addr: start of the VM area to map
1260  * @size: size of the VM area to map
1261  * @prot: page protection flags to use
1262  * @pages: pages to map
1263  *
1264  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1265  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1266  * friends.
1267  *
1268  * NOTE:
1269  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1270  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1271  * before calling this function.
1272  *
1273  * RETURNS:
1274  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1275  */
1276 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1277                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1278 {
1279         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1280 }
1281
1282 /**
1283  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1284  * @addr: start of the VM area to unmap
1285  * @size: size of the VM area to unmap
1286  *
1287  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1288  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1289  * friends.
1290  *
1291  * NOTE:
1292  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1293  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1294  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1295  */
1296 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1297 {
1298         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1299 }
1300 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1301
1302 /**
1303  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1304  * @addr: start of the VM area to unmap
1305  * @size: size of the VM area to unmap
1306  *
1307  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1308  * the unmapping and tlb after.
1309  */
1310 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1311 {
1312         unsigned long end = addr + size;
1313
1314         flush_cache_vunmap(addr, end);
1315         vunmap_page_range(addr, end);
1316         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1317 }
1318 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1319
1320 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1321 {
1322         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1323         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1324         int err;
1325
1326         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1327
1328         return err > 0 ? 0 : err;
1329 }
1330 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1331
1332 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1333                               unsigned long flags, const void *caller)
1334 {
1335         spin_lock(&vmap_area_lock);
1336         vm->flags = flags;
1337         vm->addr = (void *)va->va_start;
1338         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1339         vm->caller = caller;
1340         va->vm = vm;
1341         va->flags |= VM_VM_AREA;
1342         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1343 }
1344
1345 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1346 {
1347         /*
1348          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1349          * we should make sure that vm has proper values.
1350          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1351          */
1352         smp_wmb();
1353         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1354 }
1355
1356 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1357                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1358                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1359 {
1360         struct vmap_area *va;
1361         struct vm_struct *area;
1362
1363         BUG_ON(in_interrupt());
1364         if (flags & VM_IOREMAP)
1365                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1366                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1367
1368         size = PAGE_ALIGN(size);
1369         if (unlikely(!size))
1370                 return NULL;
1371
1372         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1373         if (unlikely(!area))
1374                 return NULL;
1375
1376         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1377                 size += PAGE_SIZE;
1378
1379         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1380         if (IS_ERR(va)) {
1381                 kfree(area);
1382                 return NULL;
1383         }
1384
1385         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1386
1387         return area;
1388 }
1389
1390 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1391                                 unsigned long start, unsigned long end)
1392 {
1393         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1394                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1395 }
1396 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1397
1398 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1399                                        unsigned long start, unsigned long end,
1400                                        const void *caller)
1401 {
1402         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1403                                   GFP_KERNEL, caller);
1404 }
1405
1406 /**
1407  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1408  *      @size:          size of the area
1409  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1410  *
1411  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1412  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1413  *      on success or %NULL on failure.
1414  */
1415 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1416 {
1417         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1418                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1419                                   __builtin_return_address(0));
1420 }
1421
1422 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1423                                 const void *caller)
1424 {
1425         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1426                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1427 }
1428
1429 /**
1430  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1431  *      @addr:          base address
1432  *
1433  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1434  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1435  *      pointer valid.
1436  */
1437 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1438 {
1439         struct vmap_area *va;
1440
1441         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1442         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1443                 return va->vm;
1444
1445         return NULL;
1446 }
1447
1448 /**
1449  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1450  *      @addr:          base address
1451  *
1452  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1453  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1454  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1455  */
1456 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1457 {
1458         struct vmap_area *va;
1459
1460         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1461         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1462                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1463
1464                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1465                 va->vm = NULL;
1466                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1467                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1468
1469                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1470                 kasan_free_shadow(vm);
1471                 free_unmap_vmap_area(va);
1472
1473                 return vm;
1474         }
1475         return NULL;
1476 }
1477
1478 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1479 {
1480         struct vm_struct *area;
1481
1482         if (!addr)
1483                 return;
1484
1485         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1486                         addr))
1487                 return;
1488
1489         area = remove_vm_area(addr);
1490         if (unlikely(!area)) {
1491                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1492                                 addr);
1493                 return;
1494         }
1495
1496         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1497         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1498
1499         if (deallocate_pages) {
1500                 int i;
1501
1502                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1503                         struct page *page = area->pages[i];
1504
1505                         BUG_ON(!page);
1506                         __free_kmem_pages(page, 0);
1507                 }
1508
1509                 kvfree(area->pages);
1510         }
1511
1512         kfree(area);
1513         return;
1514 }
1515  
1516 /**
1517  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1518  *      @addr:          memory base address
1519  *
1520  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1521  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1522  *      NULL, no operation is performed.
1523  *
1524  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1525  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1526  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1527  *
1528  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1529  */
1530 void vfree(const void *addr)
1531 {
1532         BUG_ON(in_nmi());
1533
1534         kmemleak_free(addr);
1535
1536         if (!addr)
1537                 return;
1538         if (unlikely(in_interrupt())) {
1539                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1540                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1541                         schedule_work(&p->wq);
1542         } else
1543                 __vunmap(addr, 1);
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1546
1547 /**
1548  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1549  *      @addr:          memory base address
1550  *
1551  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1552  *      which was created from the page array passed to vmap().
1553  *
1554  *      Must not be called in interrupt context.
1555  */
1556 void vunmap(const void *addr)
1557 {
1558         BUG_ON(in_interrupt());
1559         might_sleep();
1560         if (addr)
1561                 __vunmap(addr, 0);
1562 }
1563 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1564
1565 /**
1566  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1567  *      @pages:         array of page pointers
1568  *      @count:         number of pages to map
1569  *      @flags:         vm_area->flags
1570  *      @prot:          page protection for the mapping
1571  *
1572  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1573  *      space.
1574  */
1575 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1576                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1577 {
1578         struct vm_struct *area;
1579
1580         might_sleep();
1581
1582         if (count > totalram_pages)
1583                 return NULL;
1584
1585         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1586                                         __builtin_return_address(0));
1587         if (!area)
1588                 return NULL;
1589
1590         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1591                 vunmap(area->addr);
1592                 return NULL;
1593         }
1594
1595         return area->addr;
1596 }
1597 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1598
1599 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1600                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1601                             int node, const void *caller);
1602 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1603                                  pgprot_t prot, int node)
1604 {
1605         const int order = 0;
1606         struct page **pages;
1607         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1608         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1609         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1610
1611         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1612         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1613
1614         area->nr_pages = nr_pages;
1615         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1616         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1617                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1618                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1619         } else {
1620                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1621         }
1622         area->pages = pages;
1623         if (!area->pages) {
1624                 remove_vm_area(area->addr);
1625                 kfree(area);
1626                 return NULL;
1627         }
1628
1629         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1630                 struct page *page;
1631
1632                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1633                         page = alloc_kmem_pages(alloc_mask, order);
1634                 else
1635                         page = alloc_kmem_pages_node(node, alloc_mask, order);
1636
1637                 if (unlikely(!page)) {
1638                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1639                         area->nr_pages = i;
1640                         goto fail;
1641                 }
1642                 area->pages[i] = page;
1643                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1644                         cond_resched();
1645         }
1646
1647         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1648                 goto fail;
1649         return area->addr;
1650
1651 fail:
1652         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1653                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1654                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1655         vfree(area->addr);
1656         return NULL;
1657 }
1658
1659 /**
1660  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1661  *      @size:          allocation size
1662  *      @align:         desired alignment
1663  *      @start:         vm area range start
1664  *      @end:           vm area range end
1665  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1666  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1667  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1668  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1669  *      @caller:        caller's return address
1670  *
1671  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1672  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1673  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1674  */
1675 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1676                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1677                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1678                         const void *caller)
1679 {
1680         struct vm_struct *area;
1681         void *addr;
1682         unsigned long real_size = size;
1683
1684         size = PAGE_ALIGN(size);
1685         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1686                 goto fail;
1687
1688         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1689                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1690         if (!area)
1691                 goto fail;
1692
1693         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1694         if (!addr)
1695                 return NULL;
1696
1697         /*
1698          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1699          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1700          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1701          */
1702         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1703
1704         /*
1705          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1706          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1707          * the vmalloc'ed block.
1708          */
1709         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1710
1711         return addr;
1712
1713 fail:
1714         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1715                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1716                           real_size);
1717         return NULL;
1718 }
1719
1720 /**
1721  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1722  *      @size:          allocation size
1723  *      @align:         desired alignment
1724  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1725  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1726  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1727  *      @caller:        caller's return address
1728  *
1729  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1730  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1731  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1732  */
1733 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1734                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1735                             int node, const void *caller)
1736 {
1737         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1738                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1739 }
1740
1741 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1742 {
1743         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1744                                 __builtin_return_address(0));
1745 }
1746 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1747
1748 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1749                                         int node, gfp_t flags)
1750 {
1751         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1752                                         node, __builtin_return_address(0));
1753 }
1754
1755 /**
1756  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1757  *      @size:          allocation size
1758  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1759  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1760  *
1761  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1762  *      use __vmalloc() instead.
1763  */
1764 void *vmalloc(unsigned long size)
1765 {
1766         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1767                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1768 }
1769 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1770
1771 /**
1772  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1773  *      @size:  allocation size
1774  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1775  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1776  *      The memory allocated is set to zero.
1777  *
1778  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1779  *      use __vmalloc() instead.
1780  */
1781 void *vzalloc(unsigned long size)
1782 {
1783         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1784                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1785 }
1786 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1787
1788 /**
1789  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1790  * @size: allocation size
1791  *
1792  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1793  * without leaking data.
1794  */
1795 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1796 {
1797         struct vm_struct *area;
1798         void *ret;
1799
1800         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1801                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1802                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1803                              __builtin_return_address(0));
1804         if (ret) {
1805                 area = find_vm_area(ret);
1806                 area->flags |= VM_USERMAP;
1807         }
1808         return ret;
1809 }
1810 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1811
1812 /**
1813  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1814  *      @size:          allocation size
1815  *      @node:          numa node
1816  *
1817  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1818  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1819  *
1820  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1821  *      use __vmalloc() instead.
1822  */
1823 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1824 {
1825         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1826                                         node, __builtin_return_address(0));
1827 }
1828 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1829
1830 /**
1831  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1832  * @size:       allocation size
1833  * @node:       numa node
1834  *
1835  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1836  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1837  * The memory allocated is set to zero.
1838  *
1839  * For tight control over page level allocator and protection flags
1840  * use __vmalloc_node() instead.
1841  */
1842 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1843 {
1844         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1845                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1846 }
1847 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1848
1849 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1850 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1851 #endif
1852
1853 /**
1854  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1855  *      @size:          allocation size
1856  *
1857  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1858  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1859  *      executable kernel virtual space.
1860  *
1861  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1862  *      use __vmalloc() instead.
1863  */
1864
1865 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1866 {
1867         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1868                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1869 }
1870
1871 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1872 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1873 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1874 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1875 #else
1876 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1877 #endif
1878
1879 /**
1880  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1881  *      @size:          allocation size
1882  *
1883  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1884  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1885  */
1886 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1887 {
1888         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1889                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1890 }
1891 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1892
1893 /**
1894  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1895  *      @size:          allocation size
1896  *
1897  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1898  * mapped to userspace without leaking data.
1899  */
1900 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1901 {
1902         struct vm_struct *area;
1903         void *ret;
1904
1905         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1906                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1907         if (ret) {
1908                 area = find_vm_area(ret);
1909                 area->flags |= VM_USERMAP;
1910         }
1911         return ret;
1912 }
1913 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1914
1915 /*
1916  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1917  * If the page is not present, fill zero.
1918  */
1919
1920 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1921 {
1922         struct page *p;
1923         int copied = 0;
1924
1925         while (count) {
1926                 unsigned long offset, length;
1927
1928                 offset = offset_in_page(addr);
1929                 length = PAGE_SIZE - offset;
1930                 if (length > count)
1931                         length = count;
1932                 p = vmalloc_to_page(addr);
1933                 /*
1934                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1935                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1936                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1937                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1938                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1939                  */
1940                 if (p) {
1941                         /*
1942                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1943                          * function description)
1944                          */
1945                         void *map = kmap_atomic(p);
1946                         memcpy(buf, map + offset, length);
1947                         kunmap_atomic(map);
1948                 } else
1949                         memset(buf, 0, length);
1950
1951                 addr += length;
1952                 buf += length;
1953                 copied += length;
1954                 count -= length;
1955         }
1956         return copied;
1957 }
1958
1959 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1960 {
1961         struct page *p;
1962         int copied = 0;
1963
1964         while (count) {
1965                 unsigned long offset, length;
1966
1967                 offset = offset_in_page(addr);
1968                 length = PAGE_SIZE - offset;
1969                 if (length > count)
1970                         length = count;
1971                 p = vmalloc_to_page(addr);
1972                 /*
1973                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1974                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1975                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1976                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1977                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1978                  */
1979                 if (p) {
1980                         /*
1981                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1982                          * function description)
1983                          */
1984                         void *map = kmap_atomic(p);
1985                         memcpy(map + offset, buf, length);
1986                         kunmap_atomic(map);
1987                 }
1988                 addr += length;
1989                 buf += length;
1990                 copied += length;
1991                 count -= length;
1992         }
1993         return copied;
1994 }
1995
1996 /**
1997  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1998  *      @buf:           buffer for reading data
1999  *      @addr:          vm address.
2000  *      @count:         number of bytes to be read.
2001  *
2002  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
2003  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
2004  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
2005  *
2006  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2007  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2008  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2009  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2010  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2011  *
2012  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2013  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2014  *
2015  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2016  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2017  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2018  *      any informaion, as /dev/kmem.
2019  *
2020  */
2021
2022 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2023 {
2024         struct vmap_area *va;
2025         struct vm_struct *vm;
2026         char *vaddr, *buf_start = buf;
2027         unsigned long buflen = count;
2028         unsigned long n;
2029
2030         /* Don't allow overflow */
2031         if ((unsigned long) addr + count < count)
2032                 count = -(unsigned long) addr;
2033
2034         spin_lock(&vmap_area_lock);
2035         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2036                 if (!count)
2037                         break;
2038
2039                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2040                         continue;
2041
2042                 vm = va->vm;
2043                 vaddr = (char *) vm->addr;
2044                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2045                         continue;
2046                 while (addr < vaddr) {
2047                         if (count == 0)
2048                                 goto finished;
2049                         *buf = '\0';
2050                         buf++;
2051                         addr++;
2052                         count--;
2053                 }
2054                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2055                 if (n > count)
2056                         n = count;
2057                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2058                         aligned_vread(buf, addr, n);
2059                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2060                         memset(buf, 0, n);
2061                 buf += n;
2062                 addr += n;
2063                 count -= n;
2064         }
2065 finished:
2066         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2067
2068         if (buf == buf_start)
2069                 return 0;
2070         /* zero-fill memory holes */
2071         if (buf != buf_start + buflen)
2072                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2073
2074         return buflen;
2075 }
2076
2077 /**
2078  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2079  *      @buf:           buffer for source data
2080  *      @addr:          vm address.
2081  *      @count:         number of bytes to be read.
2082  *
2083  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2084  *      (same number to @count).
2085  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2086  *      vmalloc area, returns 0.
2087  *
2088  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2089  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2090  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2091  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2092  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2093  *
2094  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2095  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2096  *
2097  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2098  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2099  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2100  *      any informaion, as /dev/kmem.
2101  */
2102
2103 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2104 {
2105         struct vmap_area *va;
2106         struct vm_struct *vm;
2107         char *vaddr;
2108         unsigned long n, buflen;
2109         int copied = 0;
2110
2111         /* Don't allow overflow */
2112         if ((unsigned long) addr + count < count)
2113                 count = -(unsigned long) addr;
2114         buflen = count;
2115
2116         spin_lock(&vmap_area_lock);
2117         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2118                 if (!count)
2119                         break;
2120
2121                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2122                         continue;
2123
2124                 vm = va->vm;
2125                 vaddr = (char *) vm->addr;
2126                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2127                         continue;
2128                 while (addr < vaddr) {
2129                         if (count == 0)
2130                                 goto finished;
2131                         buf++;
2132                         addr++;
2133                         count--;
2134                 }
2135                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2136                 if (n > count)
2137                         n = count;
2138                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2139                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2140                         copied++;
2141                 }
2142                 buf += n;
2143                 addr += n;
2144                 count -= n;
2145         }
2146 finished:
2147         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2148         if (!copied)
2149                 return 0;
2150         return buflen;
2151 }
2152
2153 /**
2154  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2155  *      @vma:           vma to cover
2156  *      @uaddr:         target user address to start at
2157  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2158  *      @size:          size of map area
2159  *
2160  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2161  *
2162  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2163  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2164  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2165  *      met.
2166  *
2167  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2168  */
2169 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2170                                 void *kaddr, unsigned long size)
2171 {
2172         struct vm_struct *area;
2173
2174         size = PAGE_ALIGN(size);
2175
2176         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2177                 return -EINVAL;
2178
2179         area = find_vm_area(kaddr);
2180         if (!area)
2181                 return -EINVAL;
2182
2183         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2184                 return -EINVAL;
2185
2186         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2187                 return -EINVAL;
2188
2189         do {
2190                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2191                 int ret;
2192
2193                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2194                 if (ret)
2195                         return ret;
2196
2197                 uaddr += PAGE_SIZE;
2198                 kaddr += PAGE_SIZE;
2199                 size -= PAGE_SIZE;
2200         } while (size > 0);
2201
2202         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2203
2204         return 0;
2205 }
2206 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2207
2208 /**
2209  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2210  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2211  *      @addr:          vmalloc memory
2212  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2213  *
2214  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2215  *
2216  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2217  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2218  *      that criteria isn't met.
2219  *
2220  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2221  */
2222 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2223                                                 unsigned long pgoff)
2224 {
2225         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2226                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2227                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2228 }
2229 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2230
2231 /*
2232  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2233  * have one.
2234  */
2235 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2236 {
2237 }
2238
2239
2240 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2241 {
2242         pte_t ***p = data;
2243
2244         if (p) {
2245                 *(*p) = pte;
2246                 (*p)++;
2247         }
2248         return 0;
2249 }
2250
2251 /**
2252  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2253  *      @size:          size of the area
2254  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2255  *
2256  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2257  *
2258  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2259  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2260  *      are created.
2261  *
2262  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2263  *      allocated for the VM area are returned.
2264  */
2265 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2266 {
2267         struct vm_struct *area;
2268
2269         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2270                                 __builtin_return_address(0));
2271         if (area == NULL)
2272                 return NULL;
2273
2274         /*
2275          * This ensures that page tables are constructed for this region
2276          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2277          */
2278         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2279                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2280                 free_vm_area(area);
2281                 return NULL;
2282         }
2283
2284         return area;
2285 }
2286 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2287
2288 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2289 {
2290         struct vm_struct *ret;
2291         ret = remove_vm_area(area->addr);
2292         BUG_ON(ret != area);
2293         kfree(area);
2294 }
2295 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2296
2297 #ifdef CONFIG_SMP
2298 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2299 {
2300         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2301 }
2302
2303 /**
2304  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2305  * @end: target address
2306  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2307  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2308  *
2309  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2310  *          %false if no vmap_area exists
2311  *
2312  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2313  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2314  */
2315 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2316                                struct vmap_area **pnext,
2317                                struct vmap_area **pprev)
2318 {
2319         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2320         struct vmap_area *va = NULL;
2321
2322         while (n) {
2323                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2324                 if (end < va->va_end)
2325                         n = n->rb_left;
2326                 else if (end > va->va_end)
2327                         n = n->rb_right;
2328                 else
2329                         break;
2330         }
2331
2332         if (!va)
2333                 return false;
2334
2335         if (va->va_end > end) {
2336                 *pnext = va;
2337                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2338         } else {
2339                 *pprev = va;
2340                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2341         }
2342         return true;
2343 }
2344
2345 /**
2346  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2347  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2348  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2349  * @align: alignment
2350  *
2351  * Returns: determined end address
2352  *
2353  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2354  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2355  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2356  *
2357  * Please note that the address returned by this function may fall
2358  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2359  * that.
2360  */
2361 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2362                                        struct vmap_area **pprev,
2363                                        unsigned long align)
2364 {
2365         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2366         unsigned long addr;
2367
2368         if (*pnext)
2369                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2370         else
2371                 addr = vmalloc_end;
2372
2373         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2374                 *pnext = *pprev;
2375                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2376         }
2377
2378         return addr;
2379 }
2380
2381 /**
2382  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2383  * @offsets: array containing offset of each area
2384  * @sizes: array containing size of each area
2385  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2386  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2387  *
2388  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2389  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2390  *
2391  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2392  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2393  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2394  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2395  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2396  * areas are allocated from top.
2397  *
2398  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2399  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2400  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2401  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2402  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2403  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2404  */
2405 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2406                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2407                                      size_t align)
2408 {
2409         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2410         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2411         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2412         struct vm_struct **vms;
2413         int area, area2, last_area, term_area;
2414         unsigned long base, start, end, last_end;
2415         bool purged = false;
2416
2417         /* verify parameters and allocate data structures */
2418         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2419         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2420                 start = offsets[area];
2421                 end = start + sizes[area];
2422
2423                 /* is everything aligned properly? */
2424                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2425                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2426
2427                 /* detect the area with the highest address */
2428                 if (start > offsets[last_area])
2429                         last_area = area;
2430
2431                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2432                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2433                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2434
2435                         if (area2 == area)
2436                                 continue;
2437
2438                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2439                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2440                 }
2441         }
2442         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2443
2444         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2445                 WARN_ON(true);
2446                 return NULL;
2447         }
2448
2449         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2450         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2451         if (!vas || !vms)
2452                 goto err_free2;
2453
2454         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2455                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2456                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2457                 if (!vas[area] || !vms[area])
2458                         goto err_free;
2459         }
2460 retry:
2461         spin_lock(&vmap_area_lock);
2462
2463         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2464         area = term_area = last_area;
2465         start = offsets[area];
2466         end = start + sizes[area];
2467
2468         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2469                 base = vmalloc_end - last_end;
2470                 goto found;
2471         }
2472         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2473
2474         while (true) {
2475                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2476                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2477
2478                 /*
2479                  * base might have underflowed, add last_end before
2480                  * comparing.
2481                  */
2482                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2483                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2484                         if (!purged) {
2485                                 purge_vmap_area_lazy();
2486                                 purged = true;
2487                                 goto retry;
2488                         }
2489                         goto err_free;
2490                 }
2491
2492                 /*
2493                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2494                  * right below next and then recheck.
2495                  */
2496                 if (next && next->va_start < base + end) {
2497                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2498                         term_area = area;
2499                         continue;
2500                 }
2501
2502                 /*
2503                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2504                  * base so that it's right below new next and then
2505                  * recheck.
2506                  */
2507                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2508                         next = prev;
2509                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2510                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2511                         term_area = area;
2512                         continue;
2513                 }
2514
2515                 /*
2516                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2517                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2518                  */
2519                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2520                 if (area == term_area)
2521                         break;
2522                 start = offsets[area];
2523                 end = start + sizes[area];
2524                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2525         }
2526 found:
2527         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2528         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2529                 struct vmap_area *va = vas[area];
2530
2531                 va->va_start = base + offsets[area];
2532                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2533                 __insert_vmap_area(va);
2534         }
2535
2536         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2537
2538         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2539
2540         /* insert all vm's */
2541         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2542                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2543                                  pcpu_get_vm_areas);
2544
2545         kfree(vas);
2546         return vms;
2547
2548 err_free:
2549         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2550                 kfree(vas[area]);
2551                 kfree(vms[area]);
2552         }
2553 err_free2:
2554         kfree(vas);
2555         kfree(vms);
2556         return NULL;
2557 }
2558
2559 /**
2560  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2561  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2562  * @nr_vms: the number of allocated areas
2563  *
2564  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2565  */
2566 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2567 {
2568         int i;
2569
2570         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2571                 free_vm_area(vms[i]);
2572         kfree(vms);
2573 }
2574 #endif  /* CONFIG_SMP */
2575
2576 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2577 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2578         __acquires(&vmap_area_lock)
2579 {
2580         loff_t n = *pos;
2581         struct vmap_area *va;
2582
2583         spin_lock(&vmap_area_lock);
2584         va = list_first_entry(&vmap_area_list, typeof(*va), list);
2585         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2586                 n--;
2587                 va = list_next_entry(va, list);
2588         }
2589         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2590                 return va;
2591
2592         return NULL;
2593
2594 }
2595
2596 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2597 {
2598         struct vmap_area *va = p, *next;
2599
2600         ++*pos;
2601         next = list_next_entry(va, list);
2602         if (&next->list != &vmap_area_list)
2603                 return next;
2604
2605         return NULL;
2606 }
2607
2608 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2609         __releases(&vmap_area_lock)
2610 {
2611         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2612 }
2613
2614 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2615 {
2616         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2617                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2618
2619                 if (!counters)
2620                         return;
2621
2622                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2623                         return;
2624                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2625                 smp_rmb();
2626
2627                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2628
2629                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2630                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2631
2632                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2633                         if (counters[nr])
2634                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2635         }
2636 }
2637
2638 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2639 {
2640         struct vmap_area *va = p;
2641         struct vm_struct *v;
2642
2643         /*
2644          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2645          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2646          */
2647         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2648                 return 0;
2649
2650         v = va->vm;
2651
2652         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2653                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2654
2655         if (v->caller)
2656                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2657
2658         if (v->nr_pages)
2659                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2660
2661         if (v->phys_addr)
2662                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2663
2664         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2665                 seq_puts(m, " ioremap");
2666
2667         if (v->flags & VM_ALLOC)
2668                 seq_puts(m, " vmalloc");
2669
2670         if (v->flags & VM_MAP)
2671                 seq_puts(m, " vmap");
2672
2673         if (v->flags & VM_USERMAP)
2674                 seq_puts(m, " user");
2675
2676         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
2677                 seq_puts(m, " vpages");
2678
2679         show_numa_info(m, v);
2680         seq_putc(m, '\n');
2681         return 0;
2682 }
2683
2684 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2685         .start = s_start,
2686         .next = s_next,
2687         .stop = s_stop,
2688         .show = s_show,
2689 };
2690
2691 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2692 {
2693         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2694                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2695                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2696         else
2697                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2698 }
2699
2700 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2701         .open           = vmalloc_open,
2702         .read           = seq_read,
2703         .llseek         = seq_lseek,
2704         .release        = seq_release_private,
2705 };
2706
2707 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2708 {
2709         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2710         return 0;
2711 }
2712 module_init(proc_vmalloc_init);
2713
2714 #endif
2715