Merge tag 'pm+acpi-3.17-rc1-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafae...
[pandora-kernel.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/bootmem.h>
25 #include <linux/syscalls.h>
26 #include <linux/console.h>
27 #include <linux/highmem.h>
28 #include <linux/list.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31
32 #include <asm/uaccess.h>
33 #include <asm/mmu_context.h>
34 #include <asm/pgtable.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/io.h>
37
38 #include "power.h"
39
40 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
41 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
42 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
43
44 /*
45  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
46  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
47  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
48  */
49 unsigned long reserved_size;
50
51 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
52 {
53         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
54 }
55
56 /*
57  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
58  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
59  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
60  * try to create the smallest image possible.
61  */
62 unsigned long image_size;
63
64 void __init hibernate_image_size_init(void)
65 {
66         image_size = ((totalram_pages * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
67 }
68
69 /* List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
70  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
71  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
72  * directly to their "original" page frames.
73  */
74 struct pbe *restore_pblist;
75
76 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
77 static void *buffer;
78
79 /**
80  *      @safe_needed - on resume, for storing the PBE list and the image,
81  *      we can only use memory pages that do not conflict with the pages
82  *      used before suspend.  The unsafe pages have PageNosaveFree set
83  *      and we count them using unsafe_pages.
84  *
85  *      Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree
86  *      so that swsusp_free() can release it.
87  */
88
89 #define PG_ANY          0
90 #define PG_SAFE         1
91 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
92 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
93
94 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
95
96 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
97 {
98         void *res;
99
100         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
101         if (safe_needed)
102                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
103                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
104                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
105                         allocated_unsafe_pages++;
106                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
107                 }
108         if (res) {
109                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
110                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
111         }
112         return res;
113 }
114
115 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
116 {
117         return (unsigned long)get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
118 }
119
120 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
121 {
122         struct page *page;
123
124         page = alloc_page(gfp_mask);
125         if (page) {
126                 swsusp_set_page_forbidden(page);
127                 swsusp_set_page_free(page);
128         }
129         return page;
130 }
131
132 /**
133  *      free_image_page - free page represented by @addr, allocated with
134  *      get_image_page (page flags set by it must be cleared)
135  */
136
137 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
138 {
139         struct page *page;
140
141         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
142
143         page = virt_to_page(addr);
144
145         swsusp_unset_page_forbidden(page);
146         if (clear_nosave_free)
147                 swsusp_unset_page_free(page);
148
149         __free_page(page);
150 }
151
152 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
153
154 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
155
156 struct linked_page {
157         struct linked_page *next;
158         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
159 } __packed;
160
161 static inline void
162 free_list_of_pages(struct linked_page *list, int clear_page_nosave)
163 {
164         while (list) {
165                 struct linked_page *lp = list->next;
166
167                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
168                 list = lp;
169         }
170 }
171
172 /**
173   *     struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
174   *     a linked list of pages called 'the chain'.
175   *
176   *     The chain grows each time when there is no room for a new object in
177   *     the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
178   *     It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
179   *     chain.
180   *
181   *     NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
182   *     are not much smaller than PAGE_SIZE.
183   */
184
185 struct chain_allocator {
186         struct linked_page *chain;      /* the chain */
187         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
188                                          * of the current page
189                                          */
190         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
191         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
192 };
193
194 static void
195 chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
196 {
197         ca->chain = NULL;
198         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
199         ca->gfp_mask = gfp_mask;
200         ca->safe_needed = safe_needed;
201 }
202
203 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
204 {
205         void *ret;
206
207         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
208                 struct linked_page *lp;
209
210                 lp = get_image_page(ca->gfp_mask, ca->safe_needed);
211                 if (!lp)
212                         return NULL;
213
214                 lp->next = ca->chain;
215                 ca->chain = lp;
216                 ca->used_space = 0;
217         }
218         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
219         ca->used_space += size;
220         return ret;
221 }
222
223 /**
224  *      Data types related to memory bitmaps.
225  *
226  *      Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
227  *      objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
228  *      and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
229  *      object there is a list of objects of type struct bm_block that
230  *      represent each blocks of bitmap in which information is stored.
231  *
232  *      struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
233  *      bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
234  *      and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
235  *      zone bitmap objects and bitmap block objects.
236  *
237  *      NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
238  *      using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
239  *      designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
240  *      top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
241  *
242  *      struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
243  *      objects and a pointer to the bitmap block object that has been
244  *      most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
245  *      pfns that correspond to the start and end of the represented zone.
246  *
247  *      struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
248  *      information is stored (in the form of a block of bitmap)
249  *      It also contains the pfns that correspond to the start and end of
250  *      the represented memory area.
251  *
252  *      The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
253  *      access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
254  *      from create_mem_extents).
255  *
256  *      One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
257  *      two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
258  *      one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
259  *      access of the memory bitmap.
260  *
261  *      The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
262  */
263
264 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
265
266 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
267 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
268 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
269
270 /*
271  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
272  * of the rtree together for easy linear iteration over
273  * bits and easy freeing
274  */
275 struct rtree_node {
276         struct list_head list;
277         unsigned long *data;
278 };
279
280 /*
281  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
282  * populated memory zone.
283  */
284 struct mem_zone_bm_rtree {
285         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
286         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
287         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
288         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
289         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
290         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
291         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
292         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
293 };
294
295 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
296
297 struct bm_position {
298         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
299         struct rtree_node *node;
300         unsigned long node_pfn;
301         int node_bit;
302 };
303
304 struct memory_bitmap {
305         struct list_head zones;
306         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
307                                          * bitmap objects and bitmap block
308                                          * objects
309                                          */
310         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
311 };
312
313 /* Functions that operate on memory bitmaps */
314
315 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
316 #if BITS_PER_LONG == 32
317 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
318 #else
319 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
320 #endif
321 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
322
323 /*
324  *      alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
325  *
326  *      This function is used to allocate inner nodes as well as the
327  *      leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
328  *      corresponding linked list passed in by the *list parameter.
329  */
330 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
331                                            struct chain_allocator *ca,
332                                            struct list_head *list)
333 {
334         struct rtree_node *node;
335
336         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
337         if (!node)
338                 return NULL;
339
340         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
341         if (!node->data)
342                 return NULL;
343
344         list_add_tail(&node->list, list);
345
346         return node;
347 }
348
349 /*
350  *      add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree
351  *
352  *      The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
353  *      linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
354  *      counter.
355  */
356 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
357                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
358 {
359         struct rtree_node *node, *block, **dst;
360         unsigned int levels_needed, block_nr;
361         int i;
362
363         block_nr = zone->blocks;
364         levels_needed = 0;
365
366         /* How many levels do we need for this block nr? */
367         while (block_nr) {
368                 levels_needed += 1;
369                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
370         }
371
372         /* Make sure the rtree has enough levels */
373         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
374                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
375                                         &zone->nodes);
376                 if (!node)
377                         return -ENOMEM;
378
379                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
380                 zone->rtree = node;
381                 zone->levels += 1;
382         }
383
384         /* Allocate new block */
385         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
386         if (!block)
387                 return -ENOMEM;
388
389         /* Now walk the rtree to insert the block */
390         node = zone->rtree;
391         dst = &zone->rtree;
392         block_nr = zone->blocks;
393         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
394                 int index;
395
396                 if (!node) {
397                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
398                                                 &zone->nodes);
399                         if (!node)
400                                 return -ENOMEM;
401                         *dst = node;
402                 }
403
404                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
405                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
406                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
407                 node = *dst;
408         }
409
410         zone->blocks += 1;
411         *dst = block;
412
413         return 0;
414 }
415
416 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
417                                int clear_nosave_free);
418
419 /*
420  *      create_zone_bm_rtree - create a radix tree for one zone
421  *
422  *      Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
423  *      This function also allocated and builds the radix tree for the
424  *      zone.
425  */
426 static struct mem_zone_bm_rtree *
427 create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
428                      struct chain_allocator *ca,
429                      unsigned long start, unsigned long end)
430 {
431         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
432         unsigned int i, nr_blocks;
433         unsigned long pages;
434
435         pages = end - start;
436         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
437         if (!zone)
438                 return NULL;
439
440         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
441         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
442         zone->start_pfn = start;
443         zone->end_pfn = end;
444         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
445
446         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
447                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
448                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
449                         return NULL;
450                 }
451         }
452
453         return zone;
454 }
455
456 /*
457  *      free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree
458  *
459  *      Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
460  *      structure itself is not freed here nor are the rtree_node
461  *      structs.
462  */
463 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
464                                int clear_nosave_free)
465 {
466         struct rtree_node *node;
467
468         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
469                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
470
471         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
472                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
473 }
474
475 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
476 {
477         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
478                                   list);
479         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
480                                   struct rtree_node, list);
481         bm->cur.node_pfn = 0;
482         bm->cur.node_bit = 0;
483 }
484
485 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
486
487 struct mem_extent {
488         struct list_head hook;
489         unsigned long start;
490         unsigned long end;
491 };
492
493 /**
494  *      free_mem_extents - free a list of memory extents
495  *      @list - list of extents to empty
496  */
497 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
498 {
499         struct mem_extent *ext, *aux;
500
501         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
502                 list_del(&ext->hook);
503                 kfree(ext);
504         }
505 }
506
507 /**
508  *      create_mem_extents - create a list of memory extents representing
509  *                           contiguous ranges of PFNs
510  *      @list - list to put the extents into
511  *      @gfp_mask - mask to use for memory allocations
512  */
513 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
514 {
515         struct zone *zone;
516
517         INIT_LIST_HEAD(list);
518
519         for_each_populated_zone(zone) {
520                 unsigned long zone_start, zone_end;
521                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
522
523                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
524                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
525
526                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
527                         if (zone_start <= ext->end)
528                                 break;
529
530                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
531                         /* New extent is necessary */
532                         struct mem_extent *new_ext;
533
534                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
535                         if (!new_ext) {
536                                 free_mem_extents(list);
537                                 return -ENOMEM;
538                         }
539                         new_ext->start = zone_start;
540                         new_ext->end = zone_end;
541                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
542                         continue;
543                 }
544
545                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
546                 if (zone_start < ext->start)
547                         ext->start = zone_start;
548                 if (zone_end > ext->end)
549                         ext->end = zone_end;
550
551                 /* More merging may be possible */
552                 cur = ext;
553                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
554                         if (zone_end < cur->start)
555                                 break;
556                         if (zone_end < cur->end)
557                                 ext->end = cur->end;
558                         list_del(&cur->hook);
559                         kfree(cur);
560                 }
561         }
562
563         return 0;
564 }
565
566 /**
567   *     memory_bm_create - allocate memory for a memory bitmap
568   */
569 static int
570 memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
571 {
572         struct chain_allocator ca;
573         struct list_head mem_extents;
574         struct mem_extent *ext;
575         int error;
576
577         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
578         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
579
580         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
581         if (error)
582                 return error;
583
584         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
585                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
586
587                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
588                                             ext->start, ext->end);
589                 if (!zone) {
590                         error = -ENOMEM;
591                         goto Error;
592                 }
593                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
594         }
595
596         bm->p_list = ca.chain;
597         memory_bm_position_reset(bm);
598  Exit:
599         free_mem_extents(&mem_extents);
600         return error;
601
602  Error:
603         bm->p_list = ca.chain;
604         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
605         goto Exit;
606 }
607
608 /**
609   *     memory_bm_free - free memory occupied by the memory bitmap @bm
610   */
611 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
612 {
613         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
614
615         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
616                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
617
618         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
619
620         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
621 }
622
623 /**
624  *      memory_bm_find_bit - Find the bit for pfn in the memory
625  *                           bitmap
626  *
627  *      Find the bit in the bitmap @bm that corresponds to given pfn.
628  *      The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn member of @bm are
629  *      updated.
630  *      It walks the radix tree to find the page which contains the bit for
631  *      pfn and returns the bit position in **addr and *bit_nr.
632  */
633 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
634                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
635 {
636         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
637         struct rtree_node *node;
638         int i, block_nr;
639
640         zone = bm->cur.zone;
641
642         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
643                 goto zone_found;
644
645         zone = NULL;
646
647         /* Find the right zone */
648         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
649                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
650                         zone = curr;
651                         break;
652                 }
653         }
654
655         if (!zone)
656                 return -EFAULT;
657
658 zone_found:
659         /*
660          * We have a zone. Now walk the radix tree to find the leave
661          * node for our pfn.
662          */
663
664         node = bm->cur.node;
665         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
666                 goto node_found;
667
668         node      = zone->rtree;
669         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
670
671         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
672                 int index;
673
674                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
675                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
676                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
677                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
678         }
679
680 node_found:
681         /* Update last position */
682         bm->cur.zone = zone;
683         bm->cur.node = node;
684         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
685
686         /* Set return values */
687         *addr = node->data;
688         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
689
690         return 0;
691 }
692
693 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
694 {
695         void *addr;
696         unsigned int bit;
697         int error;
698
699         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
700         BUG_ON(error);
701         set_bit(bit, addr);
702 }
703
704 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
705 {
706         void *addr;
707         unsigned int bit;
708         int error;
709
710         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
711         if (!error)
712                 set_bit(bit, addr);
713
714         return error;
715 }
716
717 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
718 {
719         void *addr;
720         unsigned int bit;
721         int error;
722
723         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
724         BUG_ON(error);
725         clear_bit(bit, addr);
726 }
727
728 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
729 {
730         int bit;
731
732         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
733         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
734 }
735
736 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
737 {
738         void *addr;
739         unsigned int bit;
740         int error;
741
742         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
743         BUG_ON(error);
744         return test_bit(bit, addr);
745 }
746
747 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
748 {
749         void *addr;
750         unsigned int bit;
751
752         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
753 }
754
755 /*
756  *      rtree_next_node - Jumps to the next leave node
757  *
758  *      Sets the position to the beginning of the next node in the
759  *      memory bitmap. This is either the next node in the current
760  *      zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
761  *      next zone.
762  *
763  *      Returns true if there is a next node, false otherwise.
764  */
765 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
766 {
767         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
768                                   struct rtree_node, list);
769         if (&bm->cur.node->list != &bm->cur.zone->leaves) {
770                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
771                 bm->cur.node_bit  = 0;
772                 touch_softlockup_watchdog();
773                 return true;
774         }
775
776         /* No more nodes, goto next zone */
777         bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
778                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
779         if (&bm->cur.zone->list != &bm->zones) {
780                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
781                                           struct rtree_node, list);
782                 bm->cur.node_pfn = 0;
783                 bm->cur.node_bit = 0;
784                 return true;
785         }
786
787         /* No more zones */
788         return false;
789 }
790
791 /**
792  *      memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in the bitmap @bm
793  *
794  *      Starting from the last returned position this function searches
795  *      for the next set bit in the memory bitmap and returns its
796  *      number. If no more bit is set BM_END_OF_MAP is returned.
797  *
798  *      It is required to run memory_bm_position_reset() before the
799  *      first call to this function.
800  */
801 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
802 {
803         unsigned long bits, pfn, pages;
804         int bit;
805
806         do {
807                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
808                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
809                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
810                                           bm->cur.node_bit);
811                 if (bit < bits) {
812                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
813                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
814                         return pfn;
815                 }
816         } while (rtree_next_node(bm));
817
818         return BM_END_OF_MAP;
819 }
820
821 /**
822  *      This structure represents a range of page frames the contents of which
823  *      should not be saved during the suspend.
824  */
825
826 struct nosave_region {
827         struct list_head list;
828         unsigned long start_pfn;
829         unsigned long end_pfn;
830 };
831
832 static LIST_HEAD(nosave_regions);
833
834 /**
835  *      register_nosave_region - register a range of page frames the contents
836  *      of which should not be saved during the suspend (to be used in the early
837  *      initialization code)
838  */
839
840 void __init
841 __register_nosave_region(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
842                          int use_kmalloc)
843 {
844         struct nosave_region *region;
845
846         if (start_pfn >= end_pfn)
847                 return;
848
849         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
850                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
851                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
852                                         struct nosave_region, list);
853                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
854                         region->end_pfn = end_pfn;
855                         goto Report;
856                 }
857         }
858         if (use_kmalloc) {
859                 /* during init, this shouldn't fail */
860                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
861                 BUG_ON(!region);
862         } else
863                 /* This allocation cannot fail */
864                 region = memblock_virt_alloc(sizeof(struct nosave_region), 0);
865         region->start_pfn = start_pfn;
866         region->end_pfn = end_pfn;
867         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
868  Report:
869         printk(KERN_INFO "PM: Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
870                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
871                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
872 }
873
874 /*
875  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
876  * should not be saved during the suspend.
877  */
878 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
879
880 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
881 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
882
883 /*
884  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
885  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
886  */
887
888 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
889 {
890         if (free_pages_map)
891                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
892 }
893
894 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
895 {
896         return free_pages_map ?
897                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
898 }
899
900 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
901 {
902         if (free_pages_map)
903                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
904 }
905
906 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
907 {
908         if (forbidden_pages_map)
909                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
910 }
911
912 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
913 {
914         return forbidden_pages_map ?
915                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
916 }
917
918 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
919 {
920         if (forbidden_pages_map)
921                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
922 }
923
924 /**
925  *      mark_nosave_pages - set bits corresponding to the page frames the
926  *      contents of which should not be saved in a given bitmap.
927  */
928
929 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
930 {
931         struct nosave_region *region;
932
933         if (list_empty(&nosave_regions))
934                 return;
935
936         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
937                 unsigned long pfn;
938
939                 pr_debug("PM: Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
940                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
941                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
942                                 - 1);
943
944                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
945                         if (pfn_valid(pfn)) {
946                                 /*
947                                  * It is safe to ignore the result of
948                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
949                                  * touch the PFNs for which the error is
950                                  * returned anyway.
951                                  */
952                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
953                         }
954         }
955 }
956
957 static bool is_nosave_page(unsigned long pfn)
958 {
959         struct nosave_region *region;
960
961         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
962                 if (pfn >= region->start_pfn && pfn < region->end_pfn) {
963                         pr_err("PM: %#010llx in e820 nosave region: "
964                                "[mem %#010llx-%#010llx]\n",
965                                (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
966                                (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
967                                ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
968                                         - 1);
969                         return true;
970                 }
971         }
972
973         return false;
974 }
975
976 /**
977  *      create_basic_memory_bitmaps - create bitmaps needed for marking page
978  *      frames that should not be saved and free page frames.  The pointers
979  *      forbidden_pages_map and free_pages_map are only modified if everything
980  *      goes well, because we don't want the bits to be used before both bitmaps
981  *      are set up.
982  */
983
984 int create_basic_memory_bitmaps(void)
985 {
986         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
987         int error = 0;
988
989         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
990                 return 0;
991         else
992                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
993
994         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
995         if (!bm1)
996                 return -ENOMEM;
997
998         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
999         if (error)
1000                 goto Free_first_object;
1001
1002         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1003         if (!bm2)
1004                 goto Free_first_bitmap;
1005
1006         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1007         if (error)
1008                 goto Free_second_object;
1009
1010         forbidden_pages_map = bm1;
1011         free_pages_map = bm2;
1012         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1013
1014         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps created\n");
1015
1016         return 0;
1017
1018  Free_second_object:
1019         kfree(bm2);
1020  Free_first_bitmap:
1021         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1022  Free_first_object:
1023         kfree(bm1);
1024         return -ENOMEM;
1025 }
1026
1027 /**
1028  *      free_basic_memory_bitmaps - free memory bitmaps allocated by
1029  *      create_basic_memory_bitmaps().  The auxiliary pointers are necessary
1030  *      so that the bitmaps themselves are not referred to while they are being
1031  *      freed.
1032  */
1033
1034 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1035 {
1036         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1037
1038         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1039                 return;
1040
1041         bm1 = forbidden_pages_map;
1042         bm2 = free_pages_map;
1043         forbidden_pages_map = NULL;
1044         free_pages_map = NULL;
1045         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1046         kfree(bm1);
1047         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1048         kfree(bm2);
1049
1050         pr_debug("PM: Basic memory bitmaps freed\n");
1051 }
1052
1053 /**
1054  *      snapshot_additional_pages - estimate the number of additional pages
1055  *      be needed for setting up the suspend image data structures for given
1056  *      zone (usually the returned value is greater than the exact number)
1057  */
1058
1059 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1060 {
1061         unsigned int rtree, nodes;
1062
1063         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1064         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1065                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1066         while (nodes > 1) {
1067                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1068                 rtree += nodes;
1069         }
1070
1071         return 2 * rtree;
1072 }
1073
1074 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1075 /**
1076  *      count_free_highmem_pages - compute the total number of free highmem
1077  *      pages, system-wide.
1078  */
1079
1080 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1081 {
1082         struct zone *zone;
1083         unsigned int cnt = 0;
1084
1085         for_each_populated_zone(zone)
1086                 if (is_highmem(zone))
1087                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1088
1089         return cnt;
1090 }
1091
1092 /**
1093  *      saveable_highmem_page - Determine whether a highmem page should be
1094  *      included in the suspend image.
1095  *
1096  *      We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1097  *      and it isn't a part of a free chunk of pages.
1098  */
1099 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1100 {
1101         struct page *page;
1102
1103         if (!pfn_valid(pfn))
1104                 return NULL;
1105
1106         page = pfn_to_page(pfn);
1107         if (page_zone(page) != zone)
1108                 return NULL;
1109
1110         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1111
1112         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page) ||
1113             PageReserved(page))
1114                 return NULL;
1115
1116         if (page_is_guard(page))
1117                 return NULL;
1118
1119         return page;
1120 }
1121
1122 /**
1123  *      count_highmem_pages - compute the total number of saveable highmem
1124  *      pages.
1125  */
1126
1127 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1128 {
1129         struct zone *zone;
1130         unsigned int n = 0;
1131
1132         for_each_populated_zone(zone) {
1133                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1134
1135                 if (!is_highmem(zone))
1136                         continue;
1137
1138                 mark_free_pages(zone);
1139                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1140                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1141                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1142                                 n++;
1143         }
1144         return n;
1145 }
1146 #else
1147 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1148 {
1149         return NULL;
1150 }
1151 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1152
1153 /**
1154  *      saveable_page - Determine whether a non-highmem page should be included
1155  *      in the suspend image.
1156  *
1157  *      We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1158  *      of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't a part of
1159  *      a free chunk of pages.
1160  */
1161 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1162 {
1163         struct page *page;
1164
1165         if (!pfn_valid(pfn))
1166                 return NULL;
1167
1168         page = pfn_to_page(pfn);
1169         if (page_zone(page) != zone)
1170                 return NULL;
1171
1172         BUG_ON(PageHighMem(page));
1173
1174         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1175                 return NULL;
1176
1177         if (PageReserved(page)
1178             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1179                 return NULL;
1180
1181         if (page_is_guard(page))
1182                 return NULL;
1183
1184         return page;
1185 }
1186
1187 /**
1188  *      count_data_pages - compute the total number of saveable non-highmem
1189  *      pages.
1190  */
1191
1192 static unsigned int count_data_pages(void)
1193 {
1194         struct zone *zone;
1195         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1196         unsigned int n = 0;
1197
1198         for_each_populated_zone(zone) {
1199                 if (is_highmem(zone))
1200                         continue;
1201
1202                 mark_free_pages(zone);
1203                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1204                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1205                         if (saveable_page(zone, pfn))
1206                                 n++;
1207         }
1208         return n;
1209 }
1210
1211 /* This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1212  * task structs.
1213  */
1214 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1215 {
1216         int n;
1217
1218         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1219                 *dst++ = *src++;
1220 }
1221
1222
1223 /**
1224  *      safe_copy_page - check if the page we are going to copy is marked as
1225  *              present in the kernel page tables (this always is the case if
1226  *              CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set and in that case
1227  *              kernel_page_present() always returns 'true').
1228  */
1229 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1230 {
1231         if (kernel_page_present(s_page)) {
1232                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1233         } else {
1234                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1235                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1236                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1237         }
1238 }
1239
1240
1241 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1242 static inline struct page *
1243 page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1244 {
1245         return is_highmem(zone) ?
1246                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1247 }
1248
1249 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1250 {
1251         struct page *s_page, *d_page;
1252         void *src, *dst;
1253
1254         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1255         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1256         if (PageHighMem(s_page)) {
1257                 src = kmap_atomic(s_page);
1258                 dst = kmap_atomic(d_page);
1259                 do_copy_page(dst, src);
1260                 kunmap_atomic(dst);
1261                 kunmap_atomic(src);
1262         } else {
1263                 if (PageHighMem(d_page)) {
1264                         /* Page pointed to by src may contain some kernel
1265                          * data modified by kmap_atomic()
1266                          */
1267                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1268                         dst = kmap_atomic(d_page);
1269                         copy_page(dst, buffer);
1270                         kunmap_atomic(dst);
1271                 } else {
1272                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1273                 }
1274         }
1275 }
1276 #else
1277 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1278
1279 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1280 {
1281         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1282                                 pfn_to_page(src_pfn));
1283 }
1284 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1285
1286 static void
1287 copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm, struct memory_bitmap *orig_bm)
1288 {
1289         struct zone *zone;
1290         unsigned long pfn;
1291
1292         for_each_populated_zone(zone) {
1293                 unsigned long max_zone_pfn;
1294
1295                 mark_free_pages(zone);
1296                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1297                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1298                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1299                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1300         }
1301         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1302         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1303         for(;;) {
1304                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1305                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1306                         break;
1307                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1308         }
1309 }
1310
1311 /* Total number of image pages */
1312 static unsigned int nr_copy_pages;
1313 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1314 static unsigned int nr_meta_pages;
1315 /*
1316  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1317  * before suspending devices.
1318  */
1319 unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1320 /*
1321  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1322  * hibernation image pages (during restore)
1323  */
1324 static struct memory_bitmap orig_bm;
1325 /*
1326  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1327  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1328  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1329  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1330  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1331  * this purpose.
1332  */
1333 static struct memory_bitmap copy_bm;
1334
1335 /**
1336  *      swsusp_free - free pages allocated for the suspend.
1337  *
1338  *      Suspend pages are alocated before the atomic copy is made, so we
1339  *      need to release them after the resume.
1340  */
1341
1342 void swsusp_free(void)
1343 {
1344         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1345
1346         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1347         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1348
1349 loop:
1350         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1351         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1352
1353         /*
1354          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1355          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1356          */
1357         do {
1358                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1359                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1360                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1361                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1362         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1363
1364         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1365                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1366
1367                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1368                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1369                 __free_page(page);
1370                 goto loop;
1371         }
1372
1373         nr_copy_pages = 0;
1374         nr_meta_pages = 0;
1375         restore_pblist = NULL;
1376         buffer = NULL;
1377         alloc_normal = 0;
1378         alloc_highmem = 0;
1379 }
1380
1381 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1382
1383 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1384
1385 /**
1386  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image
1387  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1388  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1389  *
1390  * Return value: Number of page frames actually allocated
1391  */
1392 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1393 {
1394         unsigned long nr_alloc = 0;
1395
1396         while (nr_pages > 0) {
1397                 struct page *page;
1398
1399                 page = alloc_image_page(mask);
1400                 if (!page)
1401                         break;
1402                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1403                 if (PageHighMem(page))
1404                         alloc_highmem++;
1405                 else
1406                         alloc_normal++;
1407                 nr_pages--;
1408                 nr_alloc++;
1409         }
1410
1411         return nr_alloc;
1412 }
1413
1414 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1415                                               unsigned long avail_normal)
1416 {
1417         unsigned long alloc;
1418
1419         if (avail_normal <= alloc_normal)
1420                 return 0;
1421
1422         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1423         if (nr_pages < alloc)
1424                 alloc = nr_pages;
1425
1426         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1427 }
1428
1429 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1430 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1431 {
1432         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1433 }
1434
1435 /**
1436  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base)
1437  */
1438 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1439 {
1440         x *= multiplier;
1441         do_div(x, base);
1442         return (unsigned long)x;
1443 }
1444
1445 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1446                                                 unsigned long highmem,
1447                                                 unsigned long total)
1448 {
1449         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1450
1451         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1452 }
1453 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1454 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1455 {
1456         return 0;
1457 }
1458
1459 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1460                                                 unsigned long highmem,
1461                                                 unsigned long total)
1462 {
1463         return 0;
1464 }
1465 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1466
1467 /**
1468  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image
1469  */
1470 static void free_unnecessary_pages(void)
1471 {
1472         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem;
1473
1474         save = count_data_pages();
1475         if (alloc_normal >= save) {
1476                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1477                 save = 0;
1478         } else {
1479                 to_free_normal = 0;
1480                 save -= alloc_normal;
1481         }
1482         save += count_highmem_pages();
1483         if (alloc_highmem >= save) {
1484                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1485         } else {
1486                 to_free_highmem = 0;
1487                 save -= alloc_highmem;
1488                 if (to_free_normal > save)
1489                         to_free_normal -= save;
1490                 else
1491                         to_free_normal = 0;
1492         }
1493
1494         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1495
1496         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1497                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1498                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1499
1500                 if (PageHighMem(page)) {
1501                         if (!to_free_highmem)
1502                                 continue;
1503                         to_free_highmem--;
1504                         alloc_highmem--;
1505                 } else {
1506                         if (!to_free_normal)
1507                                 continue;
1508                         to_free_normal--;
1509                         alloc_normal--;
1510                 }
1511                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1512                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1513                 swsusp_unset_page_free(page);
1514                 __free_page(page);
1515         }
1516 }
1517
1518 /**
1519  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image
1520  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1521  *
1522  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1523  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1524  * preallocating memory.
1525  *
1526  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1527  *
1528  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1529  *
1530  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1531  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages,
1532  * minus mapped file pages.
1533  */
1534 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1535 {
1536         unsigned long size;
1537
1538         size = global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1539                 + global_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1540                 + global_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1541                 + global_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1542                 + global_page_state(NR_INACTIVE_FILE)
1543                 - global_page_state(NR_FILE_MAPPED);
1544
1545         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1546 }
1547
1548 /**
1549  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image
1550  *
1551  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1552  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1553  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1554  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1555  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1556  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1557  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1558  * total number of available page frames and allocate at least
1559  *
1560  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1561  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1562  *
1563  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1564  *
1565  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1566  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1567  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1568  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1569  */
1570 int hibernate_preallocate_memory(void)
1571 {
1572         struct zone *zone;
1573         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1574         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1575         struct timeval start, stop;
1576         int error;
1577
1578         printk(KERN_INFO "PM: Preallocating image memory... ");
1579         do_gettimeofday(&start);
1580
1581         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1582         if (error)
1583                 goto err_out;
1584
1585         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1586         if (error)
1587                 goto err_out;
1588
1589         alloc_normal = 0;
1590         alloc_highmem = 0;
1591
1592         /* Count the number of saveable data pages. */
1593         save_highmem = count_highmem_pages();
1594         saveable = count_data_pages();
1595
1596         /*
1597          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1598          * number of pages needed for image metadata (size).
1599          */
1600         count = saveable;
1601         saveable += save_highmem;
1602         highmem = save_highmem;
1603         size = 0;
1604         for_each_populated_zone(zone) {
1605                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1606                 if (is_highmem(zone))
1607                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1608                 else
1609                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1610         }
1611         avail_normal = count;
1612         count += highmem;
1613         count -= totalreserve_pages;
1614
1615         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1616         size += page_key_additional_pages(saveable);
1617
1618         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1619         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1620                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1621         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1622         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1623         if (size > max_size)
1624                 size = max_size;
1625         /*
1626          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1627          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1628          * the image and we're done.
1629          */
1630         if (size >= saveable) {
1631                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1632                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1633                 goto out;
1634         }
1635
1636         /* Estimate the minimum size of the image. */
1637         pages = minimum_image_size(saveable);
1638         /*
1639          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1640          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1641          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1642          */
1643         if (avail_normal > pages)
1644                 avail_normal -= pages;
1645         else
1646                 avail_normal = 0;
1647         if (size < pages)
1648                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1649
1650         /*
1651          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1652          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1653          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1654          * test cases.
1655          */
1656         shrink_all_memory(saveable - size);
1657
1658         /*
1659          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1660          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1661          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1662          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1663          * highmem and non-highmem zones separately.
1664          */
1665         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1666         alloc = count - max_size;
1667         if (alloc > pages_highmem)
1668                 alloc -= pages_highmem;
1669         else
1670                 alloc = 0;
1671         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1672         if (pages < alloc) {
1673                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1674                 alloc -= pages;
1675                 pages += pages_highmem;
1676                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1677                 if (pages_highmem < alloc)
1678                         goto err_out;
1679                 pages += pages_highmem;
1680                 /*
1681                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1682                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1683                  */
1684                 alloc = (count - pages) - size;
1685                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1686         } else {
1687                 /*
1688                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1689                  * and we want to reduce this number down to size.
1690                  */
1691                 alloc = max_size - size;
1692                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1693                 pages_highmem += size;
1694                 alloc -= size;
1695                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1696                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1697                 pages += pages_highmem + size;
1698         }
1699
1700         /*
1701          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1702          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1703          * ones now.
1704          */
1705         free_unnecessary_pages();
1706
1707  out:
1708         do_gettimeofday(&stop);
1709         printk(KERN_CONT "done (allocated %lu pages)\n", pages);
1710         swsusp_show_speed(&start, &stop, pages, "Allocated");
1711
1712         return 0;
1713
1714  err_out:
1715         printk(KERN_CONT "\n");
1716         swsusp_free();
1717         return -ENOMEM;
1718 }
1719
1720 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1721 /**
1722   *     count_pages_for_highmem - compute the number of non-highmem pages
1723   *     that will be necessary for creating copies of highmem pages.
1724   */
1725
1726 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1727 {
1728         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1729
1730         if (free_highmem >= nr_highmem)
1731                 nr_highmem = 0;
1732         else
1733                 nr_highmem -= free_highmem;
1734
1735         return nr_highmem;
1736 }
1737 #else
1738 static unsigned int
1739 count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1740 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1741
1742 /**
1743  *      enough_free_mem - Make sure we have enough free memory for the
1744  *      snapshot image.
1745  */
1746
1747 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1748 {
1749         struct zone *zone;
1750         unsigned int free = alloc_normal;
1751
1752         for_each_populated_zone(zone)
1753                 if (!is_highmem(zone))
1754                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1755
1756         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1757         pr_debug("PM: Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1758                 nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1759
1760         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1761 }
1762
1763 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1764 /**
1765  *      get_highmem_buffer - if there are some highmem pages in the suspend
1766  *      image, we may need the buffer to copy them and/or load their data.
1767  */
1768
1769 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1770 {
1771         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD, safe_needed);
1772         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1773 }
1774
1775 /**
1776  *      alloc_highmem_image_pages - allocate some highmem pages for the image.
1777  *      Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free
1778  *      highmem pages is lesser than that, allocate them all.
1779  */
1780
1781 static inline unsigned int
1782 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int nr_highmem)
1783 {
1784         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1785
1786         if (to_alloc > nr_highmem)
1787                 to_alloc = nr_highmem;
1788
1789         nr_highmem -= to_alloc;
1790         while (to_alloc-- > 0) {
1791                 struct page *page;
1792
1793                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM);
1794                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1795         }
1796         return nr_highmem;
1797 }
1798 #else
1799 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1800
1801 static inline unsigned int
1802 alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm, unsigned int n) { return 0; }
1803 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1804
1805 /**
1806  *      swsusp_alloc - allocate memory for the suspend image
1807  *
1808  *      We first try to allocate as many highmem pages as there are
1809  *      saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1810  *      non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1811  *
1812  *      In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1813  *      also be located in the high memory, because of the way in which
1814  *      copy_data_pages() works.
1815  */
1816
1817 static int
1818 swsusp_alloc(struct memory_bitmap *orig_bm, struct memory_bitmap *copy_bm,
1819                 unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1820 {
1821         if (nr_highmem > 0) {
1822                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1823                         goto err_out;
1824                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1825                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1826                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1827                 }
1828         }
1829         if (nr_pages > alloc_normal) {
1830                 nr_pages -= alloc_normal;
1831                 while (nr_pages-- > 0) {
1832                         struct page *page;
1833
1834                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC | __GFP_COLD);
1835                         if (!page)
1836                                 goto err_out;
1837                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1838                 }
1839         }
1840
1841         return 0;
1842
1843  err_out:
1844         swsusp_free();
1845         return -ENOMEM;
1846 }
1847
1848 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1849 {
1850         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1851
1852         printk(KERN_INFO "PM: Creating hibernation image:\n");
1853
1854         drain_local_pages(NULL);
1855         nr_pages = count_data_pages();
1856         nr_highmem = count_highmem_pages();
1857         printk(KERN_INFO "PM: Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1858
1859         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1860                 printk(KERN_ERR "PM: Not enough free memory\n");
1861                 return -ENOMEM;
1862         }
1863
1864         if (swsusp_alloc(&orig_bm, &copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1865                 printk(KERN_ERR "PM: Memory allocation failed\n");
1866                 return -ENOMEM;
1867         }
1868
1869         /* During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1870          * Kill them.
1871          */
1872         drain_local_pages(NULL);
1873         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1874
1875         /*
1876          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1877          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1878          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1879          */
1880
1881         nr_pages += nr_highmem;
1882         nr_copy_pages = nr_pages;
1883         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
1884
1885         printk(KERN_INFO "PM: Hibernation image created (%d pages copied)\n",
1886                 nr_pages);
1887
1888         return 0;
1889 }
1890
1891 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
1892 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
1893 {
1894         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
1895         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
1896         return 0;
1897 }
1898
1899 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
1900 {
1901         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
1902                 return "kernel version";
1903         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
1904                 return "system type";
1905         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
1906                 return "kernel release";
1907         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
1908                 return "version";
1909         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
1910                 return "machine";
1911         return NULL;
1912 }
1913 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
1914
1915 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
1916 {
1917         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
1918 }
1919
1920 static int init_header(struct swsusp_info *info)
1921 {
1922         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
1923         info->num_physpages = get_num_physpages();
1924         info->image_pages = nr_copy_pages;
1925         info->pages = snapshot_get_image_size();
1926         info->size = info->pages;
1927         info->size <<= PAGE_SHIFT;
1928         return init_header_complete(info);
1929 }
1930
1931 /**
1932  *      pack_pfns - pfns corresponding to the set bits found in the bitmap @bm
1933  *      are stored in the array @buf[] (1 page at a time)
1934  */
1935
1936 static inline void
1937 pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
1938 {
1939         int j;
1940
1941         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
1942                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
1943                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
1944                         break;
1945                 /* Save page key for data page (s390 only). */
1946                 page_key_read(buf + j);
1947         }
1948 }
1949
1950 /**
1951  *      snapshot_read_next - used for reading the system memory snapshot.
1952  *
1953  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
1954  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
1955  *      to it should be passed to this function every next time.
1956  *
1957  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
1958  *      is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
1959  *      location computed by the data_of() macro.
1960  *
1961  *      The function returns 0 to indicate the end of data stream condition,
1962  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
1963  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
1964  *      any more.
1965  */
1966
1967 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
1968 {
1969         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
1970                 return 0;
1971
1972         if (!buffer) {
1973                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
1974                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
1975                 if (!buffer)
1976                         return -ENOMEM;
1977         }
1978         if (!handle->cur) {
1979                 int error;
1980
1981                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
1982                 if (error)
1983                         return error;
1984                 handle->buffer = buffer;
1985                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
1986                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1987         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
1988                 clear_page(buffer);
1989                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
1990         } else {
1991                 struct page *page;
1992
1993                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
1994                 if (PageHighMem(page)) {
1995                         /* Highmem pages are copied to the buffer,
1996                          * because we can't return with a kmapped
1997                          * highmem page (we may not be called again).
1998                          */
1999                         void *kaddr;
2000
2001                         kaddr = kmap_atomic(page);
2002                         copy_page(buffer, kaddr);
2003                         kunmap_atomic(kaddr);
2004                         handle->buffer = buffer;
2005                 } else {
2006                         handle->buffer = page_address(page);
2007                 }
2008         }
2009         handle->cur++;
2010         return PAGE_SIZE;
2011 }
2012
2013 /**
2014  *      mark_unsafe_pages - mark the pages that cannot be used for storing
2015  *      the image during resume, because they conflict with the pages that
2016  *      had been used before suspend
2017  */
2018
2019 static int mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2020 {
2021         struct zone *zone;
2022         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2023
2024         /* Clear page flags */
2025         for_each_populated_zone(zone) {
2026                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2027                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2028                         if (pfn_valid(pfn))
2029                                 swsusp_unset_page_free(pfn_to_page(pfn));
2030         }
2031
2032         /* Mark pages that correspond to the "original" pfns as "unsafe" */
2033         memory_bm_position_reset(bm);
2034         do {
2035                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2036                 if (likely(pfn != BM_END_OF_MAP)) {
2037                         if (likely(pfn_valid(pfn)) && !is_nosave_page(pfn))
2038                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn));
2039                         else
2040                                 return -EFAULT;
2041                 }
2042         } while (pfn != BM_END_OF_MAP);
2043
2044         allocated_unsafe_pages = 0;
2045
2046         return 0;
2047 }
2048
2049 static void
2050 duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst, struct memory_bitmap *src)
2051 {
2052         unsigned long pfn;
2053
2054         memory_bm_position_reset(src);
2055         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2056         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2057                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2058                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2059         }
2060 }
2061
2062 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2063 {
2064         char *reason;
2065
2066         reason = check_image_kernel(info);
2067         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2068                 reason = "memory size";
2069         if (reason) {
2070                 printk(KERN_ERR "PM: Image mismatch: %s\n", reason);
2071                 return -EPERM;
2072         }
2073         return 0;
2074 }
2075
2076 /**
2077  *      load header - check the image header and copy data from it
2078  */
2079
2080 static int
2081 load_header(struct swsusp_info *info)
2082 {
2083         int error;
2084
2085         restore_pblist = NULL;
2086         error = check_header(info);
2087         if (!error) {
2088                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2089                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2090         }
2091         return error;
2092 }
2093
2094 /**
2095  *      unpack_orig_pfns - for each element of @buf[] (1 page at a time) set
2096  *      the corresponding bit in the memory bitmap @bm
2097  */
2098 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2099 {
2100         int j;
2101
2102         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2103                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2104                         break;
2105
2106                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2107                 page_key_memorize(buf + j);
2108
2109                 if (memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2110                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2111                 else
2112                         return -EFAULT;
2113         }
2114
2115         return 0;
2116 }
2117
2118 /* List of "safe" pages that may be used to store data loaded from the suspend
2119  * image
2120  */
2121 static struct linked_page *safe_pages_list;
2122
2123 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2124 /* struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2125  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2126  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2127  */
2128 struct highmem_pbe {
2129         struct page *copy_page; /* data is here now */
2130         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2131         struct highmem_pbe *next;
2132 };
2133
2134 /* List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2135  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2136  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2137  * written directly to their "original" page frames.
2138  */
2139 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2140
2141 /**
2142  *      count_highmem_image_pages - compute the number of highmem pages in the
2143  *      suspend image.  The bits in the memory bitmap @bm that correspond to the
2144  *      image pages are assumed to be set.
2145  */
2146
2147 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2148 {
2149         unsigned long pfn;
2150         unsigned int cnt = 0;
2151
2152         memory_bm_position_reset(bm);
2153         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2154         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2155                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2156                         cnt++;
2157
2158                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2159         }
2160         return cnt;
2161 }
2162
2163 /**
2164  *      prepare_highmem_image - try to allocate as many highmem pages as
2165  *      there are highmem image pages (@nr_highmem_p points to the variable
2166  *      containing the number of highmem image pages).  The pages that are
2167  *      "safe" (ie. will not be overwritten when the suspend image is
2168  *      restored) have the corresponding bits set in @bm (it must be
2169  *      unitialized).
2170  *
2171  *      NOTE: This function should not be called if there are no highmem
2172  *      image pages.
2173  */
2174
2175 static unsigned int safe_highmem_pages;
2176
2177 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2178
2179 static int
2180 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2181 {
2182         unsigned int to_alloc;
2183
2184         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2185                 return -ENOMEM;
2186
2187         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2188                 return -ENOMEM;
2189
2190         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2191         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2192                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2193         else
2194                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2195
2196         safe_highmem_pages = 0;
2197         while (to_alloc-- > 0) {
2198                 struct page *page;
2199
2200                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2201                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2202                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2203                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2204                         safe_highmem_pages++;
2205                 }
2206                 /* Mark the page as allocated */
2207                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2208                 swsusp_set_page_free(page);
2209         }
2210         memory_bm_position_reset(bm);
2211         safe_highmem_bm = bm;
2212         return 0;
2213 }
2214
2215 /**
2216  *      get_highmem_page_buffer - for given highmem image page find the buffer
2217  *      that suspend_write_next() should set for its caller to write to.
2218  *
2219  *      If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2220  *      the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2221  *      the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2222  *      the copy is returned.
2223  *
2224  *      If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2225  *      the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2226  *      right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2227  *      with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2228  *      @buffer is returned, @last_highmem page is set to the page to which
2229  *      the data will have to be copied from @buffer.
2230  */
2231
2232 static struct page *last_highmem_page;
2233
2234 static void *
2235 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2236 {
2237         struct highmem_pbe *pbe;
2238         void *kaddr;
2239
2240         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2241                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2242                  * use it directly to store the loaded page.
2243                  */
2244                 last_highmem_page = page;
2245                 return buffer;
2246         }
2247         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2248          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2249          */
2250         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2251         if (!pbe) {
2252                 swsusp_free();
2253                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2254         }
2255         pbe->orig_page = page;
2256         if (safe_highmem_pages > 0) {
2257                 struct page *tmp;
2258
2259                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2260                 kaddr = buffer;
2261                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2262                 safe_highmem_pages--;
2263                 last_highmem_page = tmp;
2264                 pbe->copy_page = tmp;
2265         } else {
2266                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2267                 kaddr = safe_pages_list;
2268                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2269                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2270         }
2271         pbe->next = highmem_pblist;
2272         highmem_pblist = pbe;
2273         return kaddr;
2274 }
2275
2276 /**
2277  *      copy_last_highmem_page - copy the contents of a highmem image from
2278  *      @buffer, where the caller of snapshot_write_next() has place them,
2279  *      to the right location represented by @last_highmem_page .
2280  */
2281
2282 static void copy_last_highmem_page(void)
2283 {
2284         if (last_highmem_page) {
2285                 void *dst;
2286
2287                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2288                 copy_page(dst, buffer);
2289                 kunmap_atomic(dst);
2290                 last_highmem_page = NULL;
2291         }
2292 }
2293
2294 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2295 {
2296         return !last_highmem_page;
2297 }
2298
2299 static inline void free_highmem_data(void)
2300 {
2301         if (safe_highmem_bm)
2302                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2303
2304         if (buffer)
2305                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2306 }
2307 #else
2308 static inline int get_safe_write_buffer(void) { return 0; }
2309
2310 static unsigned int
2311 count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2312
2313 static inline int
2314 prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm, unsigned int *nr_highmem_p)
2315 {
2316         return 0;
2317 }
2318
2319 static inline void *
2320 get_highmem_page_buffer(struct page *page, struct chain_allocator *ca)
2321 {
2322         return ERR_PTR(-EINVAL);
2323 }
2324
2325 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2326 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2327 static inline void free_highmem_data(void) {}
2328 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2329
2330 /**
2331  *      prepare_image - use the memory bitmap @bm to mark the pages that will
2332  *      be overwritten in the process of restoring the system memory state
2333  *      from the suspend image ("unsafe" pages) and allocate memory for the
2334  *      image.
2335  *
2336  *      The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2337  *      as many pages as needed for the image data, but not to assign these
2338  *      pages to specific tasks initially.  Instead, we just mark them as
2339  *      allocated and create a lists of "safe" pages that will be used
2340  *      later.  On systems with high memory a list of "safe" highmem pages is
2341  *      also created.
2342  */
2343
2344 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2345
2346 static int
2347 prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2348 {
2349         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2350         struct linked_page *sp_list, *lp;
2351         int error;
2352
2353         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2354         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2355         buffer = NULL;
2356
2357         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2358         error = mark_unsafe_pages(bm);
2359         if (error)
2360                 goto Free;
2361
2362         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2363         if (error)
2364                 goto Free;
2365
2366         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2367         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2368         if (nr_highmem > 0) {
2369                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2370                 if (error)
2371                         goto Free;
2372         }
2373         /* Reserve some safe pages for potential later use.
2374          *
2375          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2376          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2377          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2378          */
2379         sp_list = NULL;
2380         /* nr_copy_pages cannot be lesser than allocated_unsafe_pages */
2381         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2382         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2383         while (nr_pages > 0) {
2384                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2385                 if (!lp) {
2386                         error = -ENOMEM;
2387                         goto Free;
2388                 }
2389                 lp->next = sp_list;
2390                 sp_list = lp;
2391                 nr_pages--;
2392         }
2393         /* Preallocate memory for the image */
2394         safe_pages_list = NULL;
2395         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2396         while (nr_pages > 0) {
2397                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2398                 if (!lp) {
2399                         error = -ENOMEM;
2400                         goto Free;
2401                 }
2402                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2403                         /* The page is "safe", add it to the list */
2404                         lp->next = safe_pages_list;
2405                         safe_pages_list = lp;
2406                 }
2407                 /* Mark the page as allocated */
2408                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2409                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2410                 nr_pages--;
2411         }
2412         /* Free the reserved safe pages so that chain_alloc() can use them */
2413         while (sp_list) {
2414                 lp = sp_list->next;
2415                 free_image_page(sp_list, PG_UNSAFE_CLEAR);
2416                 sp_list = lp;
2417         }
2418         return 0;
2419
2420  Free:
2421         swsusp_free();
2422         return error;
2423 }
2424
2425 /**
2426  *      get_buffer - compute the address that snapshot_write_next() should
2427  *      set for its caller to write to.
2428  */
2429
2430 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2431 {
2432         struct pbe *pbe;
2433         struct page *page;
2434         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2435
2436         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2437                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2438
2439         page = pfn_to_page(pfn);
2440         if (PageHighMem(page))
2441                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2442
2443         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2444                 /* We have allocated the "original" page frame and we can
2445                  * use it directly to store the loaded page.
2446                  */
2447                 return page_address(page);
2448
2449         /* The "original" page frame has not been allocated and we have to
2450          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2451          */
2452         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2453         if (!pbe) {
2454                 swsusp_free();
2455                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2456         }
2457         pbe->orig_address = page_address(page);
2458         pbe->address = safe_pages_list;
2459         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2460         pbe->next = restore_pblist;
2461         restore_pblist = pbe;
2462         return pbe->address;
2463 }
2464
2465 /**
2466  *      snapshot_write_next - used for writing the system memory snapshot.
2467  *
2468  *      On the first call to it @handle should point to a zeroed
2469  *      snapshot_handle structure.  The structure gets updated and a pointer
2470  *      to it should be passed to this function every next time.
2471  *
2472  *      On success the function returns a positive number.  Then, the caller
2473  *      is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2474  *      location computed by the data_of() macro.
2475  *
2476  *      The function returns 0 to indicate the "end of file" condition,
2477  *      and a negative number is returned on error.  In such cases the
2478  *      structure pointed to by @handle is not updated and should not be used
2479  *      any more.
2480  */
2481
2482 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2483 {
2484         static struct chain_allocator ca;
2485         int error = 0;
2486
2487         /* Check if we have already loaded the entire image */
2488         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2489                 return 0;
2490
2491         handle->sync_read = 1;
2492
2493         if (!handle->cur) {
2494                 if (!buffer)
2495                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2496                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2497
2498                 if (!buffer)
2499                         return -ENOMEM;
2500
2501                 handle->buffer = buffer;
2502         } else if (handle->cur == 1) {
2503                 error = load_header(buffer);
2504                 if (error)
2505                         return error;
2506
2507                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2508                 if (error)
2509                         return error;
2510
2511                 /* Allocate buffer for page keys. */
2512                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2513                 if (error)
2514                         return error;
2515
2516         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2517                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2518                 if (error)
2519                         return error;
2520
2521                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2522                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2523                         if (error)
2524                                 return error;
2525
2526                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2527                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2528                         restore_pblist = NULL;
2529                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2530                         handle->sync_read = 0;
2531                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2532                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2533                 }
2534         } else {
2535                 copy_last_highmem_page();
2536                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2537                 page_key_write(handle->buffer);
2538                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2539                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2540                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2541                 if (handle->buffer != buffer)
2542                         handle->sync_read = 0;
2543         }
2544         handle->cur++;
2545         return PAGE_SIZE;
2546 }
2547
2548 /**
2549  *      snapshot_write_finalize - must be called after the last call to
2550  *      snapshot_write_next() in case the last page in the image happens
2551  *      to be a highmem page and its contents should be stored in the
2552  *      highmem.  Additionally, it releases the memory that will not be
2553  *      used any more.
2554  */
2555
2556 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2557 {
2558         copy_last_highmem_page();
2559         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2560         page_key_write(handle->buffer);
2561         page_key_free();
2562         /* Free only if we have loaded the image entirely */
2563         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2564                 memory_bm_free(&orig_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2565                 free_highmem_data();
2566         }
2567 }
2568
2569 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2570 {
2571         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2572                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2573 }
2574
2575 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2576 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2577 static inline void
2578 swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2, void *buf)
2579 {
2580         void *kaddr1, *kaddr2;
2581
2582         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2583         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2584         copy_page(buf, kaddr1);
2585         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2586         copy_page(kaddr2, buf);
2587         kunmap_atomic(kaddr2);
2588         kunmap_atomic(kaddr1);
2589 }
2590
2591 /**
2592  *      restore_highmem - for each highmem page that was allocated before
2593  *      the suspend and included in the suspend image, and also has been
2594  *      allocated by the "resume" kernel swap its current (ie. "before
2595  *      resume") contents with the previous (ie. "before suspend") one.
2596  *
2597  *      If the resume eventually fails, we can call this function once
2598  *      again and restore the "before resume" highmem state.
2599  */
2600
2601 int restore_highmem(void)
2602 {
2603         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2604         void *buf;
2605
2606         if (!pbe)
2607                 return 0;
2608
2609         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2610         if (!buf)
2611                 return -ENOMEM;
2612
2613         while (pbe) {
2614                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2615                 pbe = pbe->next;
2616         }
2617         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2618         return 0;
2619 }
2620 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */