ALSA: pcm: potential uninitialized return values
[pandora-kernel.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <asm/uaccess.h>
31 #include <asm/tlbflush.h>
32 #include <asm/shmparam.h>
33
34 /*** Page table manipulation functions ***/
35
36 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
37 {
38         pte_t *pte;
39
40         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
41         do {
42                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
43                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
44         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
45 }
46
47 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
48 {
49         pmd_t *pmd;
50         unsigned long next;
51
52         pmd = pmd_offset(pud, addr);
53         do {
54                 next = pmd_addr_end(addr, end);
55                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
56                         continue;
57                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
58         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
59 }
60
61 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pud_t *pud;
64         unsigned long next;
65
66         pud = pud_offset(pgd, addr);
67         do {
68                 next = pud_addr_end(addr, end);
69                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
70                         continue;
71                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
72         } while (pud++, addr = next, addr != end);
73 }
74
75 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
76 {
77         pgd_t *pgd;
78         unsigned long next;
79
80         BUG_ON(addr >= end);
81         pgd = pgd_offset_k(addr);
82         do {
83                 next = pgd_addr_end(addr, end);
84                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
85                         continue;
86                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
87         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
91                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
92 {
93         pte_t *pte;
94
95         /*
96          * nr is a running index into the array which helps higher level
97          * callers keep track of where we're up to.
98          */
99
100         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
101         if (!pte)
102                 return -ENOMEM;
103         do {
104                 struct page *page = pages[*nr];
105
106                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
107                         return -EBUSY;
108                 if (WARN_ON(!page))
109                         return -ENOMEM;
110                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
111                 (*nr)++;
112         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
113         return 0;
114 }
115
116 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
117                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
118 {
119         pmd_t *pmd;
120         unsigned long next;
121
122         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
123         if (!pmd)
124                 return -ENOMEM;
125         do {
126                 next = pmd_addr_end(addr, end);
127                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
128                         return -ENOMEM;
129         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
130         return 0;
131 }
132
133 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
134                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
135 {
136         pud_t *pud;
137         unsigned long next;
138
139         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
140         if (!pud)
141                 return -ENOMEM;
142         do {
143                 next = pud_addr_end(addr, end);
144                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
145                         return -ENOMEM;
146         } while (pud++, addr = next, addr != end);
147         return 0;
148 }
149
150 /*
151  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
152  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
153  *
154  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
155  */
156 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
157                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
158 {
159         pgd_t *pgd;
160         unsigned long next;
161         unsigned long addr = start;
162         int err = 0;
163         int nr = 0;
164
165         BUG_ON(addr >= end);
166         pgd = pgd_offset_k(addr);
167         do {
168                 next = pgd_addr_end(addr, end);
169                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
170                 if (err)
171                         return err;
172         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
173
174         return nr;
175 }
176
177 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
178                            pgprot_t prot, struct page **pages)
179 {
180         int ret;
181
182         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
183         flush_cache_vmap(start, end);
184         return ret;
185 }
186
187 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
188 {
189         /*
190          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
191          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
192          * just put it in the vmalloc space.
193          */
194 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
195         unsigned long addr = (unsigned long)x;
196         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
197                 return 1;
198 #endif
199         return is_vmalloc_addr(x);
200 }
201
202 /*
203  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
204  */
205 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
206 {
207         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
208         struct page *page = NULL;
209         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
210
211         /*
212          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
213          * architectures that do not vmalloc module space
214          */
215         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
216
217         if (!pgd_none(*pgd)) {
218                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
219                 if (!pud_none(*pud)) {
220                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
221                         if (!pmd_none(*pmd)) {
222                                 pte_t *ptep, pte;
223
224                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
225                                 pte = *ptep;
226                                 if (pte_present(pte))
227                                         page = pte_page(pte);
228                                 pte_unmap(ptep);
229                         }
230                 }
231         }
232         return page;
233 }
234 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
235
236 /*
237  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
238  */
239 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
240 {
241         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
244
245
246 /*** Global kva allocator ***/
247
248 #define VM_LAZY_FREE    0x01
249 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
250 #define VM_VM_AREA      0x04
251
252 struct vmap_area {
253         unsigned long va_start;
254         unsigned long va_end;
255         unsigned long flags;
256         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
257         struct list_head list;          /* address sorted list */
258         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
259         struct vm_struct *vm;
260         struct rcu_head rcu_head;
261 };
262
263 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
266
267 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
268 static struct rb_node *free_vmap_cache;
269 static unsigned long cached_hole_size;
270 static unsigned long cached_vstart;
271 static unsigned long cached_align;
272
273 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
274
275 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
276 {
277         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
278
279         while (n) {
280                 struct vmap_area *va;
281
282                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
283                 if (addr < va->va_start)
284                         n = n->rb_left;
285                 else if (addr > va->va_start)
286                         n = n->rb_right;
287                 else
288                         return va;
289         }
290
291         return NULL;
292 }
293
294 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
295 {
296         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
297         struct rb_node *parent = NULL;
298         struct rb_node *tmp;
299
300         while (*p) {
301                 struct vmap_area *tmp_va;
302
303                 parent = *p;
304                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
305                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
306                         p = &(*p)->rb_left;
307                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
308                         p = &(*p)->rb_right;
309                 else
310                         BUG();
311         }
312
313         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
314         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
315
316         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
317         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
318         if (tmp) {
319                 struct vmap_area *prev;
320                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
321                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
322         } else
323                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
324 }
325
326 static void purge_vmap_area_lazy(void);
327
328 /*
329  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
330  * vstart and vend.
331  */
332 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
333                                 unsigned long align,
334                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
335                                 int node, gfp_t gfp_mask)
336 {
337         struct vmap_area *va;
338         struct rb_node *n;
339         unsigned long addr;
340         int purged = 0;
341         struct vmap_area *first;
342
343         BUG_ON(!size);
344         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
345         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
346
347         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
348                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
349         if (unlikely(!va))
350                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
351
352         /*
353          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
354          * to avoid false negatives.
355          */
356         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
357
358 retry:
359         spin_lock(&vmap_area_lock);
360         /*
361          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
362          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
363          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
364          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
365          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
366          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
367          * without updating cached_hole_size or cached_align.
368          */
369         if (!free_vmap_cache ||
370                         size < cached_hole_size ||
371                         vstart < cached_vstart ||
372                         align < cached_align) {
373 nocache:
374                 cached_hole_size = 0;
375                 free_vmap_cache = NULL;
376         }
377         /* record if we encounter less permissive parameters */
378         cached_vstart = vstart;
379         cached_align = align;
380
381         /* find starting point for our search */
382         if (free_vmap_cache) {
383                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
384                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
385                 if (addr < vstart)
386                         goto nocache;
387                 if (addr + size - 1 < addr)
388                         goto overflow;
389
390         } else {
391                 addr = ALIGN(vstart, align);
392                 if (addr + size - 1 < addr)
393                         goto overflow;
394
395                 n = vmap_area_root.rb_node;
396                 first = NULL;
397
398                 while (n) {
399                         struct vmap_area *tmp;
400                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
401                         if (tmp->va_end >= addr) {
402                                 first = tmp;
403                                 if (tmp->va_start <= addr)
404                                         break;
405                                 n = n->rb_left;
406                         } else
407                                 n = n->rb_right;
408                 }
409
410                 if (!first)
411                         goto found;
412         }
413
414         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
415         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
416                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
417                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
418                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
419                 if (addr + size - 1 < addr)
420                         goto overflow;
421
422                 n = rb_next(&first->rb_node);
423                 if (n)
424                         first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
425                 else
426                         goto found;
427         }
428
429 found:
430         if (addr + size > vend)
431                 goto overflow;
432
433         va->va_start = addr;
434         va->va_end = addr + size;
435         va->flags = 0;
436         __insert_vmap_area(va);
437         free_vmap_cache = &va->rb_node;
438         spin_unlock(&vmap_area_lock);
439
440         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
441         BUG_ON(va->va_start < vstart);
442         BUG_ON(va->va_end > vend);
443
444         return va;
445
446 overflow:
447         spin_unlock(&vmap_area_lock);
448         if (!purged) {
449                 purge_vmap_area_lazy();
450                 purged = 1;
451                 goto retry;
452         }
453         if (printk_ratelimit())
454                 printk(KERN_WARNING
455                         "vmap allocation for size %lu failed: "
456                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
457         kfree(va);
458         return ERR_PTR(-EBUSY);
459 }
460
461 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
462 {
463         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
464
465         if (free_vmap_cache) {
466                 if (va->va_end < cached_vstart) {
467                         free_vmap_cache = NULL;
468                 } else {
469                         struct vmap_area *cache;
470                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
471                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
472                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
473                                 /*
474                                  * We don't try to update cached_hole_size or
475                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
476                                  */
477                         }
478                 }
479         }
480         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
481         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
482         list_del_rcu(&va->list);
483
484         /*
485          * Track the highest possible candidate for pcpu area
486          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
487          * here too, consider only end addresses which fall inside
488          * vmalloc area proper.
489          */
490         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
491                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
492
493         kfree_rcu(va, rcu_head);
494 }
495
496 /*
497  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
498  */
499 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
500 {
501         spin_lock(&vmap_area_lock);
502         __free_vmap_area(va);
503         spin_unlock(&vmap_area_lock);
504 }
505
506 /*
507  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
508  */
509 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
510 {
511         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
512 }
513
514 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
515 {
516         /*
517          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
518          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
519          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
520          * space after a page has been freed.
521          *
522          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
523          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
524          *
525          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
526          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
527          * faster).
528          */
529 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
530         vunmap_page_range(start, end);
531         flush_tlb_kernel_range(start, end);
532 #endif
533 }
534
535 /*
536  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
537  * before attempting to purge with a TLB flush.
538  *
539  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
540  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
541  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
542  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
543  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
544  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
545  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
546  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
547  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
548  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
549  * becomes a problem on bigger systems.
550  */
551 static unsigned long lazy_max_pages(void)
552 {
553         unsigned int log;
554
555         log = fls(num_online_cpus());
556
557         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
558 }
559
560 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
561
562 /* for per-CPU blocks */
563 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
564
565 /*
566  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
567  * immediately freed.
568  */
569 void set_iounmap_nonlazy(void)
570 {
571         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
572 }
573
574 /*
575  * Purges all lazily-freed vmap areas.
576  *
577  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
578  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
579  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
580  * their own TLB flushing).
581  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
582  *              *end = max(*end, highest purged address)
583  */
584 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
585                                         int sync, int force_flush)
586 {
587         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
588         LIST_HEAD(valist);
589         struct vmap_area *va;
590         struct vmap_area *n_va;
591         int nr = 0;
592
593         /*
594          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
595          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
596          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
597          */
598         if (!sync && !force_flush) {
599                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
600                         return;
601         } else
602                 spin_lock(&purge_lock);
603
604         if (sync)
605                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
606
607         rcu_read_lock();
608         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
609                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
610                         if (va->va_start < *start)
611                                 *start = va->va_start;
612                         if (va->va_end > *end)
613                                 *end = va->va_end;
614                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
615                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
616                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
617                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
618                 }
619         }
620         rcu_read_unlock();
621
622         if (nr)
623                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
624
625         if (nr || force_flush)
626                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
627
628         if (nr) {
629                 spin_lock(&vmap_area_lock);
630                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
631                         __free_vmap_area(va);
632                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
633         }
634         spin_unlock(&purge_lock);
635 }
636
637 /*
638  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
639  * is already purging.
640  */
641 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
642 {
643         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
644
645         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
646 }
647
648 /*
649  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
650  */
651 static void purge_vmap_area_lazy(void)
652 {
653         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
654
655         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
656 }
657
658 /*
659  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
660  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
661  * previously.
662  */
663 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
664 {
665         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
666         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
667         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
668                 try_purge_vmap_area_lazy();
669 }
670
671 /*
672  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
673  * called for the correct range previously.
674  */
675 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
676 {
677         unmap_vmap_area(va);
678         free_vmap_area_noflush(va);
679 }
680
681 /*
682  * Free and unmap a vmap area
683  */
684 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
685 {
686         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
687         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
688 }
689
690 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
691 {
692         struct vmap_area *va;
693
694         spin_lock(&vmap_area_lock);
695         va = __find_vmap_area(addr);
696         spin_unlock(&vmap_area_lock);
697
698         return va;
699 }
700
701 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
702 {
703         struct vmap_area *va;
704
705         va = find_vmap_area(addr);
706         BUG_ON(!va);
707         free_unmap_vmap_area(va);
708 }
709
710
711 /*** Per cpu kva allocator ***/
712
713 /*
714  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
715  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
716  */
717 /*
718  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
719  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
720  * instead (we just need a rough idea)
721  */
722 #if BITS_PER_LONG == 32
723 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
724 #else
725 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
726 #endif
727
728 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
729 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
730 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
731 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
732 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
733 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
734 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
735                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
736                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
737                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
738
739 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
740
741 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
742
743 struct vmap_block_queue {
744         spinlock_t lock;
745         struct list_head free;
746 };
747
748 struct vmap_block {
749         spinlock_t lock;
750         struct vmap_area *va;
751         struct vmap_block_queue *vbq;
752         unsigned long free, dirty;
753         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
754         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
755         struct list_head free_list;
756         struct rcu_head rcu_head;
757         struct list_head purge;
758 };
759
760 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
761 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
762
763 /*
764  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
765  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
766  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
767  */
768 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
769 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
770
771 /*
772  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
773  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
774  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
775  * big problem.
776  */
777
778 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
779 {
780         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
781         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
782         return addr;
783 }
784
785 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
786 {
787         struct vmap_block_queue *vbq;
788         struct vmap_block *vb;
789         struct vmap_area *va;
790         unsigned long vb_idx;
791         int node, err;
792
793         node = numa_node_id();
794
795         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
796                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
797         if (unlikely(!vb))
798                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
799
800         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
801                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
802                                         node, gfp_mask);
803         if (IS_ERR(va)) {
804                 kfree(vb);
805                 return ERR_CAST(va);
806         }
807
808         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
809         if (unlikely(err)) {
810                 kfree(vb);
811                 free_vmap_area(va);
812                 return ERR_PTR(err);
813         }
814
815         spin_lock_init(&vb->lock);
816         vb->va = va;
817         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
818         vb->dirty = 0;
819         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
820         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
821         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
822
823         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
824         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
825         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
826         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
827         BUG_ON(err);
828         radix_tree_preload_end();
829
830         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
831         vb->vbq = vbq;
832         spin_lock(&vbq->lock);
833         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
834         spin_unlock(&vbq->lock);
835         put_cpu_var(vmap_block_queue);
836
837         return vb;
838 }
839
840 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
841 {
842         struct vmap_block *tmp;
843         unsigned long vb_idx;
844
845         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
846         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
847         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
848         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
849         BUG_ON(tmp != vb);
850
851         free_vmap_area_noflush(vb->va);
852         kfree_rcu(vb, rcu_head);
853 }
854
855 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
856 {
857         LIST_HEAD(purge);
858         struct vmap_block *vb;
859         struct vmap_block *n_vb;
860         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
861
862         rcu_read_lock();
863         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
864
865                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
866                         continue;
867
868                 spin_lock(&vb->lock);
869                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
870                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
871                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
872                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
873                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
874                         spin_lock(&vbq->lock);
875                         list_del_rcu(&vb->free_list);
876                         spin_unlock(&vbq->lock);
877                         spin_unlock(&vb->lock);
878                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
879                 } else
880                         spin_unlock(&vb->lock);
881         }
882         rcu_read_unlock();
883
884         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
885                 list_del(&vb->purge);
886                 free_vmap_block(vb);
887         }
888 }
889
890 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
891 {
892         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
893 }
894
895 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
896 {
897         int cpu;
898
899         for_each_possible_cpu(cpu)
900                 purge_fragmented_blocks(cpu);
901 }
902
903 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
904 {
905         struct vmap_block_queue *vbq;
906         struct vmap_block *vb;
907         unsigned long addr = 0;
908         unsigned int order;
909         int purge = 0;
910
911         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
912         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
913         order = get_order(size);
914
915 again:
916         rcu_read_lock();
917         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
918         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
919                 int i;
920
921                 spin_lock(&vb->lock);
922                 if (vb->free < 1UL << order)
923                         goto next;
924
925                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
926                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
927
928                 if (i < 0) {
929                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
930                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
931                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
932                                 purge = 1;
933                         }
934                         goto next;
935                 }
936                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
937                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
938                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
939                 vb->free -= 1UL << order;
940                 if (vb->free == 0) {
941                         spin_lock(&vbq->lock);
942                         list_del_rcu(&vb->free_list);
943                         spin_unlock(&vbq->lock);
944                 }
945                 spin_unlock(&vb->lock);
946                 break;
947 next:
948                 spin_unlock(&vb->lock);
949         }
950
951         if (purge)
952                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
953
954         put_cpu_var(vmap_block_queue);
955         rcu_read_unlock();
956
957         if (!addr) {
958                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
959                 if (IS_ERR(vb))
960                         return vb;
961                 goto again;
962         }
963
964         return (void *)addr;
965 }
966
967 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
968 {
969         unsigned long offset;
970         unsigned long vb_idx;
971         unsigned int order;
972         struct vmap_block *vb;
973
974         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
975         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
976
977         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
978
979         order = get_order(size);
980
981         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
982
983         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
984         rcu_read_lock();
985         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
986         rcu_read_unlock();
987         BUG_ON(!vb);
988
989         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
990
991         spin_lock(&vb->lock);
992         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
993
994         vb->dirty += 1UL << order;
995         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
996                 BUG_ON(vb->free);
997                 spin_unlock(&vb->lock);
998                 free_vmap_block(vb);
999         } else
1000                 spin_unlock(&vb->lock);
1001 }
1002
1003 /**
1004  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1005  *
1006  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1007  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1008  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1009  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1010  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1011  *
1012  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1013  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1014  * from the vmap layer.
1015  */
1016 void vm_unmap_aliases(void)
1017 {
1018         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1019         int cpu;
1020         int flush = 0;
1021
1022         if (unlikely(!vmap_initialized))
1023                 return;
1024
1025         for_each_possible_cpu(cpu) {
1026                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1027                 struct vmap_block *vb;
1028
1029                 rcu_read_lock();
1030                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1031                         int i;
1032
1033                         spin_lock(&vb->lock);
1034                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
1035                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
1036                                 unsigned long s, e;
1037                                 int j;
1038                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
1039                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1040
1041                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
1042                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
1043                                 flush = 1;
1044
1045                                 if (s < start)
1046                                         start = s;
1047                                 if (e > end)
1048                                         end = e;
1049
1050                                 i = j;
1051                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1052                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1053                         }
1054                         spin_unlock(&vb->lock);
1055                 }
1056                 rcu_read_unlock();
1057         }
1058
1059         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1060 }
1061 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1062
1063 /**
1064  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1065  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1066  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1067  */
1068 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1069 {
1070         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1071         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1072
1073         BUG_ON(!addr);
1074         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1075         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1076         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1077
1078         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1079         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1080
1081         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1082                 vb_free(mem, size);
1083         else
1084                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1085 }
1086 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1087
1088 /**
1089  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1090  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1091  * @count: number of pages
1092  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1093  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1094  *
1095  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1096  */
1097 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1098 {
1099         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1100         unsigned long addr;
1101         void *mem;
1102
1103         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1104                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1105                 if (IS_ERR(mem))
1106                         return NULL;
1107                 addr = (unsigned long)mem;
1108         } else {
1109                 struct vmap_area *va;
1110                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1111                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1112                 if (IS_ERR(va))
1113                         return NULL;
1114
1115                 addr = va->va_start;
1116                 mem = (void *)addr;
1117         }
1118         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1119                 vm_unmap_ram(mem, count);
1120                 return NULL;
1121         }
1122         return mem;
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1125
1126 /**
1127  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1128  * @vm: vm_struct to register
1129  * @align: requested alignment
1130  *
1131  * This function is used to register kernel vm area before
1132  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1133  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1134  * vm->addr contains the allocated address.
1135  *
1136  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1137  */
1138 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1139 {
1140         static size_t vm_init_off __initdata;
1141         unsigned long addr;
1142
1143         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1144         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1145
1146         vm->addr = (void *)addr;
1147
1148         vm->next = vmlist;
1149         vmlist = vm;
1150 }
1151
1152 void __init vmalloc_init(void)
1153 {
1154         struct vmap_area *va;
1155         struct vm_struct *tmp;
1156         int i;
1157
1158         for_each_possible_cpu(i) {
1159                 struct vmap_block_queue *vbq;
1160
1161                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1162                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1163                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1164         }
1165
1166         /* Import existing vmlist entries. */
1167         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1168                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1169                 va->flags = VM_VM_AREA;
1170                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1171                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1172                 va->vm = tmp;
1173                 __insert_vmap_area(va);
1174         }
1175
1176         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1177
1178         vmap_initialized = true;
1179 }
1180
1181 /**
1182  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1183  * @addr: start of the VM area to map
1184  * @size: size of the VM area to map
1185  * @prot: page protection flags to use
1186  * @pages: pages to map
1187  *
1188  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1189  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1190  * friends.
1191  *
1192  * NOTE:
1193  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1194  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1195  * before calling this function.
1196  *
1197  * RETURNS:
1198  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1199  */
1200 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1201                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1202 {
1203         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1204 }
1205
1206 /**
1207  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1208  * @addr: start of the VM area to unmap
1209  * @size: size of the VM area to unmap
1210  *
1211  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1212  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1213  * friends.
1214  *
1215  * NOTE:
1216  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1217  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1218  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1219  */
1220 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1221 {
1222         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1223 }
1224 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1225
1226 /**
1227  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1228  * @addr: start of the VM area to unmap
1229  * @size: size of the VM area to unmap
1230  *
1231  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1232  * the unmapping and tlb after.
1233  */
1234 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1235 {
1236         unsigned long end = addr + size;
1237
1238         flush_cache_vunmap(addr, end);
1239         vunmap_page_range(addr, end);
1240         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1241 }
1242
1243 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1244 {
1245         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1246         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1247         int err;
1248
1249         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1250         if (err > 0) {
1251                 *pages += err;
1252                 err = 0;
1253         }
1254
1255         return err;
1256 }
1257 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1258
1259 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1260 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1261 struct vm_struct *vmlist;
1262
1263 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1264                               unsigned long flags, void *caller)
1265 {
1266         vm->flags = flags;
1267         vm->addr = (void *)va->va_start;
1268         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1269         vm->caller = caller;
1270         va->vm = vm;
1271         va->flags |= VM_VM_AREA;
1272 }
1273
1274 static void insert_vmalloc_vmlist(struct vm_struct *vm)
1275 {
1276         struct vm_struct *tmp, **p;
1277
1278         vm->flags &= ~VM_UNLIST;
1279         write_lock(&vmlist_lock);
1280         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1281                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1282                         break;
1283         }
1284         vm->next = *p;
1285         *p = vm;
1286         write_unlock(&vmlist_lock);
1287 }
1288
1289 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1290                               unsigned long flags, void *caller)
1291 {
1292         setup_vmalloc_vm(vm, va, flags, caller);
1293         insert_vmalloc_vmlist(vm);
1294 }
1295
1296 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1297                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1298                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1299 {
1300         struct vmap_area *va;
1301         struct vm_struct *area;
1302
1303         BUG_ON(in_interrupt());
1304         if (flags & VM_IOREMAP) {
1305                 int bit = fls(size);
1306
1307                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1308                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1309                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1310                         bit = PAGE_SHIFT;
1311
1312                 align = 1ul << bit;
1313         }
1314
1315         size = PAGE_ALIGN(size);
1316         if (unlikely(!size))
1317                 return NULL;
1318
1319         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1320         if (unlikely(!area))
1321                 return NULL;
1322
1323         /*
1324          * We always allocate a guard page.
1325          */
1326         size += PAGE_SIZE;
1327
1328         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1329         if (IS_ERR(va)) {
1330                 kfree(area);
1331                 return NULL;
1332         }
1333
1334         /*
1335          * When this function is called from __vmalloc_node_range,
1336          * we do not add vm_struct to vmlist here to avoid
1337          * accessing uninitialized members of vm_struct such as
1338          * pages and nr_pages fields. They will be set later.
1339          * To distinguish it from others, we use a VM_UNLIST flag.
1340          */
1341         if (flags & VM_UNLIST)
1342                 setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1343         else
1344                 insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1345
1346         return area;
1347 }
1348
1349 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1350                                 unsigned long start, unsigned long end)
1351 {
1352         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1353                                                 __builtin_return_address(0));
1354 }
1355 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1356
1357 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1358                                        unsigned long start, unsigned long end,
1359                                        void *caller)
1360 {
1361         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1362                                   caller);
1363 }
1364
1365 /**
1366  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1367  *      @size:          size of the area
1368  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1369  *
1370  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1371  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1372  *      on success or %NULL on failure.
1373  */
1374 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1375 {
1376         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1377                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1378 }
1379
1380 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1381                                 void *caller)
1382 {
1383         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1384                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1385 }
1386
1387 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1388 {
1389         struct vmap_area *va;
1390
1391         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1392         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1393                 return va->vm;
1394
1395         return NULL;
1396 }
1397
1398 /**
1399  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1400  *      @addr:          base address
1401  *
1402  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1403  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1404  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1405  */
1406 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1407 {
1408         struct vmap_area *va;
1409
1410         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1411         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1412                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1413
1414                 if (!(vm->flags & VM_UNLIST)) {
1415                         struct vm_struct *tmp, **p;
1416                         /*
1417                          * remove from list and disallow access to
1418                          * this vm_struct before unmap. (address range
1419                          * confliction is maintained by vmap.)
1420                          */
1421                         write_lock(&vmlist_lock);
1422                         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1423                                 ;
1424                         *p = tmp->next;
1425                         write_unlock(&vmlist_lock);
1426                 }
1427
1428                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1429                 free_unmap_vmap_area(va);
1430                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1431
1432                 return vm;
1433         }
1434         return NULL;
1435 }
1436
1437 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1438 {
1439         struct vm_struct *area;
1440
1441         if (!addr)
1442                 return;
1443
1444         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1445                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1446                 return;
1447         }
1448
1449         area = remove_vm_area(addr);
1450         if (unlikely(!area)) {
1451                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1452                                 addr);
1453                 return;
1454         }
1455
1456         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1457         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1458
1459         if (deallocate_pages) {
1460                 int i;
1461
1462                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1463                         struct page *page = area->pages[i];
1464
1465                         BUG_ON(!page);
1466                         __free_page(page);
1467                 }
1468
1469                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1470                         vfree(area->pages);
1471                 else
1472                         kfree(area->pages);
1473         }
1474
1475         kfree(area);
1476         return;
1477 }
1478
1479 /**
1480  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1481  *      @addr:          memory base address
1482  *
1483  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1484  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1485  *      NULL, no operation is performed.
1486  *
1487  *      Must not be called in interrupt context.
1488  */
1489 void vfree(const void *addr)
1490 {
1491         BUG_ON(in_interrupt());
1492
1493         kmemleak_free(addr);
1494
1495         __vunmap(addr, 1);
1496 }
1497 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1498
1499 /**
1500  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1501  *      @addr:          memory base address
1502  *
1503  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1504  *      which was created from the page array passed to vmap().
1505  *
1506  *      Must not be called in interrupt context.
1507  */
1508 void vunmap(const void *addr)
1509 {
1510         BUG_ON(in_interrupt());
1511         might_sleep();
1512         __vunmap(addr, 0);
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1515
1516 /**
1517  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1518  *      @pages:         array of page pointers
1519  *      @count:         number of pages to map
1520  *      @flags:         vm_area->flags
1521  *      @prot:          page protection for the mapping
1522  *
1523  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1524  *      space.
1525  */
1526 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1527                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1528 {
1529         struct vm_struct *area;
1530
1531         might_sleep();
1532
1533         if (count > totalram_pages)
1534                 return NULL;
1535
1536         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1537                                         __builtin_return_address(0));
1538         if (!area)
1539                 return NULL;
1540
1541         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1542                 vunmap(area->addr);
1543                 return NULL;
1544         }
1545
1546         return area->addr;
1547 }
1548 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1549
1550 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1551                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1552                             int node, void *caller);
1553 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1554                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1555 {
1556         const int order = 0;
1557         struct page **pages;
1558         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1559         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1560
1561         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1562         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1563
1564         area->nr_pages = nr_pages;
1565         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1566         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1567                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1568                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1569                 area->flags |= VM_VPAGES;
1570         } else {
1571                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1572         }
1573         area->pages = pages;
1574         area->caller = caller;
1575         if (!area->pages) {
1576                 remove_vm_area(area->addr);
1577                 kfree(area);
1578                 return NULL;
1579         }
1580
1581         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1582                 struct page *page;
1583                 gfp_t tmp_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1584
1585                 if (node < 0)
1586                         page = alloc_page(tmp_mask);
1587                 else
1588                         page = alloc_pages_node(node, tmp_mask, order);
1589
1590                 if (unlikely(!page)) {
1591                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1592                         area->nr_pages = i;
1593                         goto fail;
1594                 }
1595                 area->pages[i] = page;
1596         }
1597
1598         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1599                 goto fail;
1600         return area->addr;
1601
1602 fail:
1603         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1604                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1605                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1606         vfree(area->addr);
1607         return NULL;
1608 }
1609
1610 /**
1611  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1612  *      @size:          allocation size
1613  *      @align:         desired alignment
1614  *      @start:         vm area range start
1615  *      @end:           vm area range end
1616  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1617  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1618  *      @node:          node to use for allocation or -1
1619  *      @caller:        caller's return address
1620  *
1621  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1622  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1623  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1624  */
1625 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1626                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1627                         pgprot_t prot, int node, void *caller)
1628 {
1629         struct vm_struct *area;
1630         void *addr;
1631         unsigned long real_size = size;
1632
1633         size = PAGE_ALIGN(size);
1634         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1635                 goto fail;
1636
1637         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNLIST,
1638                                   start, end, node, gfp_mask, caller);
1639         if (!area)
1640                 goto fail;
1641
1642         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1643         if (!addr)
1644                 return NULL;
1645
1646         /*
1647          * In this function, newly allocated vm_struct is not added
1648          * to vmlist at __get_vm_area_node(). so, it is added here.
1649          */
1650         insert_vmalloc_vmlist(area);
1651
1652         /*
1653          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1654          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1655          * the vmalloc'ed block.
1656          */
1657         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1658
1659         return addr;
1660
1661 fail:
1662         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1663                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1664                           real_size);
1665         return NULL;
1666 }
1667
1668 /**
1669  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1670  *      @size:          allocation size
1671  *      @align:         desired alignment
1672  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1673  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1674  *      @node:          node to use for allocation or -1
1675  *      @caller:        caller's return address
1676  *
1677  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1678  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1679  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1680  */
1681 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1682                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1683                             int node, void *caller)
1684 {
1685         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1686                                 gfp_mask, prot, node, caller);
1687 }
1688
1689 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1690 {
1691         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1692                                 __builtin_return_address(0));
1693 }
1694 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1695
1696 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1697                                         int node, gfp_t flags)
1698 {
1699         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1700                                         node, __builtin_return_address(0));
1701 }
1702
1703 /**
1704  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1705  *      @size:          allocation size
1706  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1707  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1708  *
1709  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1710  *      use __vmalloc() instead.
1711  */
1712 void *vmalloc(unsigned long size)
1713 {
1714         return __vmalloc_node_flags(size, -1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1715 }
1716 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1717
1718 /**
1719  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1720  *      @size:  allocation size
1721  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1722  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1723  *      The memory allocated is set to zero.
1724  *
1725  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1726  *      use __vmalloc() instead.
1727  */
1728 void *vzalloc(unsigned long size)
1729 {
1730         return __vmalloc_node_flags(size, -1,
1731                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1732 }
1733 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1734
1735 /**
1736  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1737  * @size: allocation size
1738  *
1739  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1740  * without leaking data.
1741  */
1742 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1743 {
1744         struct vm_struct *area;
1745         void *ret;
1746
1747         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1748                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1749                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1750         if (ret) {
1751                 area = find_vm_area(ret);
1752                 area->flags |= VM_USERMAP;
1753         }
1754         return ret;
1755 }
1756 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1757
1758 /**
1759  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1760  *      @size:          allocation size
1761  *      @node:          numa node
1762  *
1763  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1764  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1765  *
1766  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1767  *      use __vmalloc() instead.
1768  */
1769 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1770 {
1771         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1772                                         node, __builtin_return_address(0));
1773 }
1774 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1775
1776 /**
1777  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1778  * @size:       allocation size
1779  * @node:       numa node
1780  *
1781  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1782  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1783  * The memory allocated is set to zero.
1784  *
1785  * For tight control over page level allocator and protection flags
1786  * use __vmalloc_node() instead.
1787  */
1788 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1789 {
1790         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1791                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1792 }
1793 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1794
1795 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1796 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1797 #endif
1798
1799 /**
1800  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1801  *      @size:          allocation size
1802  *
1803  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1804  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1805  *      executable kernel virtual space.
1806  *
1807  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1808  *      use __vmalloc() instead.
1809  */
1810
1811 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1812 {
1813         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1814                               -1, __builtin_return_address(0));
1815 }
1816
1817 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1818 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1819 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1820 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1821 #else
1822 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1823 #endif
1824
1825 /**
1826  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1827  *      @size:          allocation size
1828  *
1829  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1830  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1831  */
1832 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1833 {
1834         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1835                               -1, __builtin_return_address(0));
1836 }
1837 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1838
1839 /**
1840  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1841  *      @size:          allocation size
1842  *
1843  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1844  * mapped to userspace without leaking data.
1845  */
1846 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1847 {
1848         struct vm_struct *area;
1849         void *ret;
1850
1851         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1852                              -1, __builtin_return_address(0));
1853         if (ret) {
1854                 area = find_vm_area(ret);
1855                 area->flags |= VM_USERMAP;
1856         }
1857         return ret;
1858 }
1859 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1860
1861 /*
1862  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1863  * If the page is not present, fill zero.
1864  */
1865
1866 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1867 {
1868         struct page *p;
1869         int copied = 0;
1870
1871         while (count) {
1872                 unsigned long offset, length;
1873
1874                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1875                 length = PAGE_SIZE - offset;
1876                 if (length > count)
1877                         length = count;
1878                 p = vmalloc_to_page(addr);
1879                 /*
1880                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1881                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1882                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1883                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1884                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1885                  */
1886                 if (p) {
1887                         /*
1888                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1889                          * function description)
1890                          */
1891                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1892                         memcpy(buf, map + offset, length);
1893                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1894                 } else
1895                         memset(buf, 0, length);
1896
1897                 addr += length;
1898                 buf += length;
1899                 copied += length;
1900                 count -= length;
1901         }
1902         return copied;
1903 }
1904
1905 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1906 {
1907         struct page *p;
1908         int copied = 0;
1909
1910         while (count) {
1911                 unsigned long offset, length;
1912
1913                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1914                 length = PAGE_SIZE - offset;
1915                 if (length > count)
1916                         length = count;
1917                 p = vmalloc_to_page(addr);
1918                 /*
1919                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1920                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1921                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1922                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1923                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1924                  */
1925                 if (p) {
1926                         /*
1927                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1928                          * function description)
1929                          */
1930                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1931                         memcpy(map + offset, buf, length);
1932                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1933                 }
1934                 addr += length;
1935                 buf += length;
1936                 copied += length;
1937                 count -= length;
1938         }
1939         return copied;
1940 }
1941
1942 /**
1943  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1944  *      @buf:           buffer for reading data
1945  *      @addr:          vm address.
1946  *      @count:         number of bytes to be read.
1947  *
1948  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1949  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1950  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1951  *
1952  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1953  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1954  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1955  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1956  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1957  *
1958  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1959  *      vm_struct area, returns 0.
1960  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1961  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1962  *
1963  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1964  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1965  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1966  *      any informaion, as /dev/kmem.
1967  *
1968  */
1969
1970 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1971 {
1972         struct vm_struct *tmp;
1973         char *vaddr, *buf_start = buf;
1974         unsigned long buflen = count;
1975         unsigned long n;
1976
1977         /* Don't allow overflow */
1978         if ((unsigned long) addr + count < count)
1979                 count = -(unsigned long) addr;
1980
1981         read_lock(&vmlist_lock);
1982         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1983                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1984                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1985                         continue;
1986                 while (addr < vaddr) {
1987                         if (count == 0)
1988                                 goto finished;
1989                         *buf = '\0';
1990                         buf++;
1991                         addr++;
1992                         count--;
1993                 }
1994                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1995                 if (n > count)
1996                         n = count;
1997                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1998                         aligned_vread(buf, addr, n);
1999                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2000                         memset(buf, 0, n);
2001                 buf += n;
2002                 addr += n;
2003                 count -= n;
2004         }
2005 finished:
2006         read_unlock(&vmlist_lock);
2007
2008         if (buf == buf_start)
2009                 return 0;
2010         /* zero-fill memory holes */
2011         if (buf != buf_start + buflen)
2012                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2013
2014         return buflen;
2015 }
2016
2017 /**
2018  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2019  *      @buf:           buffer for source data
2020  *      @addr:          vm address.
2021  *      @count:         number of bytes to be read.
2022  *
2023  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2024  *      (same number to @count).
2025  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2026  *      vmalloc area, returns 0.
2027  *
2028  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2029  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2030  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2031  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2032  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2033  *
2034  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2035  *      vm_struct area, returns 0.
2036  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
2037  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
2038  *
2039  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2040  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2041  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2042  *      any informaion, as /dev/kmem.
2043  */
2044
2045 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2046 {
2047         struct vm_struct *tmp;
2048         char *vaddr;
2049         unsigned long n, buflen;
2050         int copied = 0;
2051
2052         /* Don't allow overflow */
2053         if ((unsigned long) addr + count < count)
2054                 count = -(unsigned long) addr;
2055         buflen = count;
2056
2057         read_lock(&vmlist_lock);
2058         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
2059                 vaddr = (char *) tmp->addr;
2060                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
2061                         continue;
2062                 while (addr < vaddr) {
2063                         if (count == 0)
2064                                 goto finished;
2065                         buf++;
2066                         addr++;
2067                         count--;
2068                 }
2069                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
2070                 if (n > count)
2071                         n = count;
2072                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
2073                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2074                         copied++;
2075                 }
2076                 buf += n;
2077                 addr += n;
2078                 count -= n;
2079         }
2080 finished:
2081         read_unlock(&vmlist_lock);
2082         if (!copied)
2083                 return 0;
2084         return buflen;
2085 }
2086
2087 /**
2088  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2089  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2090  *      @addr:          vmalloc memory
2091  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2092  *
2093  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2094  *
2095  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2096  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2097  *      that criteria isn't met.
2098  *
2099  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2100  */
2101 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2102                                                 unsigned long pgoff)
2103 {
2104         struct vm_struct *area;
2105         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
2106         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
2107
2108         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
2109                 return -EINVAL;
2110
2111         area = find_vm_area(addr);
2112         if (!area)
2113                 return -EINVAL;
2114
2115         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2116                 return -EINVAL;
2117
2118         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
2119                 return -EINVAL;
2120
2121         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
2122         do {
2123                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
2124                 int ret;
2125
2126                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2127                 if (ret)
2128                         return ret;
2129
2130                 uaddr += PAGE_SIZE;
2131                 addr += PAGE_SIZE;
2132                 usize -= PAGE_SIZE;
2133         } while (usize > 0);
2134
2135         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
2136         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2137
2138         return 0;
2139 }
2140 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2141
2142 /*
2143  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2144  * have one.
2145  */
2146 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2147 {
2148 }
2149
2150
2151 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2152 {
2153         pte_t ***p = data;
2154
2155         if (p) {
2156                 *(*p) = pte;
2157                 (*p)++;
2158         }
2159         return 0;
2160 }
2161
2162 /**
2163  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2164  *      @size:          size of the area
2165  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2166  *
2167  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2168  *
2169  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2170  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2171  *      are created.
2172  *
2173  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2174  *      allocated for the VM area are returned.
2175  */
2176 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2177 {
2178         struct vm_struct *area;
2179
2180         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2181                                 __builtin_return_address(0));
2182         if (area == NULL)
2183                 return NULL;
2184
2185         /*
2186          * This ensures that page tables are constructed for this region
2187          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2188          */
2189         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2190                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2191                 free_vm_area(area);
2192                 return NULL;
2193         }
2194
2195         return area;
2196 }
2197 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2198
2199 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2200 {
2201         struct vm_struct *ret;
2202         ret = remove_vm_area(area->addr);
2203         BUG_ON(ret != area);
2204         kfree(area);
2205 }
2206 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2207
2208 #ifdef CONFIG_SMP
2209 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2210 {
2211         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2212 }
2213
2214 /**
2215  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2216  * @end: target address
2217  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2218  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2219  *
2220  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2221  *          %false if no vmap_area exists
2222  *
2223  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2224  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2225  */
2226 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2227                                struct vmap_area **pnext,
2228                                struct vmap_area **pprev)
2229 {
2230         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2231         struct vmap_area *va = NULL;
2232
2233         while (n) {
2234                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2235                 if (end < va->va_end)
2236                         n = n->rb_left;
2237                 else if (end > va->va_end)
2238                         n = n->rb_right;
2239                 else
2240                         break;
2241         }
2242
2243         if (!va)
2244                 return false;
2245
2246         if (va->va_end > end) {
2247                 *pnext = va;
2248                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2249         } else {
2250                 *pprev = va;
2251                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2252         }
2253         return true;
2254 }
2255
2256 /**
2257  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2258  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2259  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2260  * @align: alignment
2261  *
2262  * Returns: determined end address
2263  *
2264  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2265  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2266  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2267  *
2268  * Please note that the address returned by this function may fall
2269  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2270  * that.
2271  */
2272 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2273                                        struct vmap_area **pprev,
2274                                        unsigned long align)
2275 {
2276         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2277         unsigned long addr;
2278
2279         if (*pnext)
2280                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2281         else
2282                 addr = vmalloc_end;
2283
2284         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2285                 *pnext = *pprev;
2286                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2287         }
2288
2289         return addr;
2290 }
2291
2292 /**
2293  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2294  * @offsets: array containing offset of each area
2295  * @sizes: array containing size of each area
2296  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2297  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2298  *
2299  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2300  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2301  *
2302  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2303  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2304  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2305  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2306  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2307  * areas are allocated from top.
2308  *
2309  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2310  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2311  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2312  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2313  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2314  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2315  */
2316 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2317                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2318                                      size_t align)
2319 {
2320         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2321         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2322         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2323         struct vm_struct **vms;
2324         int area, area2, last_area, term_area;
2325         unsigned long base, start, end, last_end;
2326         bool purged = false;
2327
2328         /* verify parameters and allocate data structures */
2329         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2330         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2331                 start = offsets[area];
2332                 end = start + sizes[area];
2333
2334                 /* is everything aligned properly? */
2335                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2336                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2337
2338                 /* detect the area with the highest address */
2339                 if (start > offsets[last_area])
2340                         last_area = area;
2341
2342                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2343                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2344                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2345
2346                         if (area2 == area)
2347                                 continue;
2348
2349                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2350                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2351                 }
2352         }
2353         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2354
2355         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2356                 WARN_ON(true);
2357                 return NULL;
2358         }
2359
2360         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2361         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, GFP_KERNEL);
2362         if (!vas || !vms)
2363                 goto err_free;
2364
2365         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2366                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2367                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2368                 if (!vas[area] || !vms[area])
2369                         goto err_free;
2370         }
2371 retry:
2372         spin_lock(&vmap_area_lock);
2373
2374         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2375         area = term_area = last_area;
2376         start = offsets[area];
2377         end = start + sizes[area];
2378
2379         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2380                 base = vmalloc_end - last_end;
2381                 goto found;
2382         }
2383         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2384
2385         while (true) {
2386                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2387                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2388
2389                 /*
2390                  * base might have underflowed, add last_end before
2391                  * comparing.
2392                  */
2393                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2394                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2395                         if (!purged) {
2396                                 purge_vmap_area_lazy();
2397                                 purged = true;
2398                                 goto retry;
2399                         }
2400                         goto err_free;
2401                 }
2402
2403                 /*
2404                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2405                  * right below next and then recheck.
2406                  */
2407                 if (next && next->va_start < base + end) {
2408                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2409                         term_area = area;
2410                         continue;
2411                 }
2412
2413                 /*
2414                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2415                  * base so that it's right below new next and then
2416                  * recheck.
2417                  */
2418                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2419                         next = prev;
2420                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2421                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2422                         term_area = area;
2423                         continue;
2424                 }
2425
2426                 /*
2427                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2428                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2429                  */
2430                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2431                 if (area == term_area)
2432                         break;
2433                 start = offsets[area];
2434                 end = start + sizes[area];
2435                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2436         }
2437 found:
2438         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2439         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2440                 struct vmap_area *va = vas[area];
2441
2442                 va->va_start = base + offsets[area];
2443                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2444                 __insert_vmap_area(va);
2445         }
2446
2447         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2448
2449         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2450
2451         /* insert all vm's */
2452         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2453                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2454                                   pcpu_get_vm_areas);
2455
2456         kfree(vas);
2457         return vms;
2458
2459 err_free:
2460         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2461                 if (vas)
2462                         kfree(vas[area]);
2463                 if (vms)
2464                         kfree(vms[area]);
2465         }
2466         kfree(vas);
2467         kfree(vms);
2468         return NULL;
2469 }
2470
2471 /**
2472  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2473  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2474  * @nr_vms: the number of allocated areas
2475  *
2476  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2477  */
2478 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2479 {
2480         int i;
2481
2482         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2483                 free_vm_area(vms[i]);
2484         kfree(vms);
2485 }
2486 #endif  /* CONFIG_SMP */
2487
2488 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2489 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2490         __acquires(&vmlist_lock)
2491 {
2492         loff_t n = *pos;
2493         struct vm_struct *v;
2494
2495         read_lock(&vmlist_lock);
2496         v = vmlist;
2497         while (n > 0 && v) {
2498                 n--;
2499                 v = v->next;
2500         }
2501         if (!n)
2502                 return v;
2503
2504         return NULL;
2505
2506 }
2507
2508 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2509 {
2510         struct vm_struct *v = p;
2511
2512         ++*pos;
2513         return v->next;
2514 }
2515
2516 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2517         __releases(&vmlist_lock)
2518 {
2519         read_unlock(&vmlist_lock);
2520 }
2521
2522 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2523 {
2524         if (NUMA_BUILD) {
2525                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2526
2527                 if (!counters)
2528                         return;
2529
2530                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2531
2532                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2533                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2534
2535                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2536                         if (counters[nr])
2537                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2538         }
2539 }
2540
2541 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2542 {
2543         struct vm_struct *v = p;
2544
2545         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2546                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2547
2548         if (v->caller)
2549                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2550
2551         if (v->nr_pages)
2552                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2553
2554         if (v->phys_addr)
2555                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2556
2557         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2558                 seq_printf(m, " ioremap");
2559
2560         if (v->flags & VM_ALLOC)
2561                 seq_printf(m, " vmalloc");
2562
2563         if (v->flags & VM_MAP)
2564                 seq_printf(m, " vmap");
2565
2566         if (v->flags & VM_USERMAP)
2567                 seq_printf(m, " user");
2568
2569         if (v->flags & VM_VPAGES)
2570                 seq_printf(m, " vpages");
2571
2572         show_numa_info(m, v);
2573         seq_putc(m, '\n');
2574         return 0;
2575 }
2576
2577 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2578         .start = s_start,
2579         .next = s_next,
2580         .stop = s_stop,
2581         .show = s_show,
2582 };
2583
2584 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2585 {
2586         unsigned int *ptr = NULL;
2587         int ret;
2588
2589         if (NUMA_BUILD) {
2590                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2591                 if (ptr == NULL)
2592                         return -ENOMEM;
2593         }
2594         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2595         if (!ret) {
2596                 struct seq_file *m = file->private_data;
2597                 m->private = ptr;
2598         } else
2599                 kfree(ptr);
2600         return ret;
2601 }
2602
2603 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2604         .open           = vmalloc_open,
2605         .read           = seq_read,
2606         .llseek         = seq_lseek,
2607         .release        = seq_release_private,
2608 };
2609
2610 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2611 {
2612         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2613         return 0;
2614 }
2615 module_init(proc_vmalloc_init);
2616 #endif
2617