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/slab.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/interrupt.h>
  18 #include <linux/proc_fs.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/debugobjects.h>
  21 #include <linux/kallsyms.h>
  22 #include <linux/list.h>
  23 #include <linux/rbtree.h>
  24 #include <linux/radix-tree.h>
  25 #include <linux/rcupdate.h>
  26 #include <linux/pfn.h>
  27 #include <linux/kmemleak.h>
  28 #include <asm/atomic.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30 #include <asm/tlbflush.h>
  31
  32
  33 /*** Page table manipulation functions ***/
  34
  35 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  36 {
  37         pte_t *pte;
  38
  39         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  40         do {
  41                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  42                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  43         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  44 }
  45
  46 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  47 {
  48         pmd_t *pmd;
  49         unsigned long next;
  50
  51         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  52         do {
  53                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  54                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  55                         continue;
  56                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  57         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  58 }
  59
  60 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  61 {
  62         pud_t *pud;
  63         unsigned long next;
  64
  65         pud = pud_offset(pgd, addr);
  66         do {
  67                 next = pud_addr_end(addr, end);
  68                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  69                         continue;
  70                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  71         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  72 }
  73
  74 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  75 {
  76         pgd_t *pgd;
  77         unsigned long next;
  78
  79         BUG_ON(addr >= end);
  80         pgd = pgd_offset_k(addr);
  81         do {
  82                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  83                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  84                         continue;
  85                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  86         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  87 }
  88
  89 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  90                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  91 {
  92         pte_t *pte;
  93
  94         /*
  95          * nr is a running index into the array which helps higher level
  96          * callers keep track of where we're up to.
  97          */
  98
  99         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 100         if (!pte)
 101                 return -ENOMEM;
 102         do {
 103                 struct page *page = pages[*nr];
 104
 105                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 106                         return -EBUSY;
 107                 if (WARN_ON(!page))
 108                         return -ENOMEM;
 109                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 110                 (*nr)++;
 111         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 116                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 117 {
 118         pmd_t *pmd;
 119         unsigned long next;
 120
 121         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 122         if (!pmd)
 123                 return -ENOMEM;
 124         do {
 125                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 126                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 127                         return -ENOMEM;
 128         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 129         return 0;
 130 }
 131
 132 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 133                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 134 {
 135         pud_t *pud;
 136         unsigned long next;
 137
 138         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 139         if (!pud)
 140                 return -ENOMEM;
 141         do {
 142                 next = pud_addr_end(addr, end);
 143                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 144                         return -ENOMEM;
 145         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 151  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 152  *
 153  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 154  */
 155 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 156                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 157 {
 158         pgd_t *pgd;
 159         unsigned long next;
 160         unsigned long addr = start;
 161         int err = 0;
 162         int nr = 0;
 163
 164         BUG_ON(addr >= end);
 165         pgd = pgd_offset_k(addr);
 166         do {
 167                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 168                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 169                 if (err)
 170                         return err;
 171         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 172
 173         return nr;
 174 }
 175
 176 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 177                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 178 {
 179         int ret;
 180
 181         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 182         flush_cache_vmap(start, end);
 183         return ret;
 184 }
 185
 186 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 187 {
 188         /*
 189          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 190          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 191          * just put it in the vmalloc space.
 192          */
 193 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 194         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 195         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 196                 return 1;
 197 #endif
 198         return is_vmalloc_addr(x);
 199 }
 200
 201 /*
 202  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 203  */
 204 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 205 {
 206         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 207         struct page *page = NULL;
 208         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 209
 210         /*
 211          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 212          * architectures that do not vmalloc module space
 213          */
 214         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 215
 216         if (!pgd_none(*pgd)) {
 217                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 218                 if (!pud_none(*pud)) {
 219                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 220                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 221                                 pte_t *ptep, pte;
 222
 223                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 224                                 pte = *ptep;
 225                                 if (pte_present(pte))
 226                                         page = pte_page(pte);
 227                                 pte_unmap(ptep);
 228                         }
 229                 }
 230         }
 231         return page;
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 234
 235 /*
 236  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 237  */
 238 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 239 {
 240         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 241 }
 242 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 243
 244
 245 /*** Global kva allocator ***/
 246
 247 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 248 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 249 #define VM_VM_AREA      0x04
 250
 251 struct vmap_area {
 252         unsigned long va_start;
 253         unsigned long va_end;
 254         unsigned long flags;
 255         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 256         struct list_head list;          /* address sorted list */
 257         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 258         void *private;
 259         struct rcu_head rcu_head;
 260 };
 261
 262 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 263 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 264 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 265 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 266
 267 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 268 {
 269         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 270
 271         while (n) {
 272                 struct vmap_area *va;
 273
 274                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 275                 if (addr < va->va_start)
 276                         n = n->rb_left;
 277                 else if (addr > va->va_start)
 278                         n = n->rb_right;
 279                 else
 280                         return va;
 281         }
 282
 283         return NULL;
 284 }
 285
 286 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 287 {
 288         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 289         struct rb_node *parent = NULL;
 290         struct rb_node *tmp;
 291
 292         while (*p) {
 293                 struct vmap_area *tmp;
 294
 295                 parent = *p;
 296                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 297                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 298                         p = &(*p)->rb_left;
 299                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 300                         p = &(*p)->rb_right;
 301                 else
 302                         BUG();
 303         }
 304
 305         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 306         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 307
 308         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 309         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 310         if (tmp) {
 311                 struct vmap_area *prev;
 312                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 313                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 314         } else
 315                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 316 }
 317
 318 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 319
 320 /*
 321  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 322  * vstart and vend.
 323  */
 324 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 325                                 unsigned long align,
 326                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 327                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 328 {
 329         struct vmap_area *va;
 330         struct rb_node *n;
 331         unsigned long addr;
 332         int purged = 0;
 333
 334         BUG_ON(!size);
 335         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 336
 337         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 338                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 339         if (unlikely(!va))
 340                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 341
 342 retry:
 343         addr = ALIGN(vstart, align);
 344
 345         spin_lock(&vmap_area_lock);
 346         if (addr + size - 1 < addr)
 347                 goto overflow;
 348
 349         /* XXX: could have a last_hole cache */
 350         n = vmap_area_root.rb_node;
 351         if (n) {
 352                 struct vmap_area *first = NULL;
 353
 354                 do {
 355                         struct vmap_area *tmp;
 356                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 357                         if (tmp->va_end >= addr) {
 358                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 359                                         first = tmp;
 360                                 n = n->rb_left;
 361                         } else {
 362                                 first = tmp;
 363                                 n = n->rb_right;
 364                         }
 365                 } while (n);
 366
 367                 if (!first)
 368                         goto found;
 369
 370                 if (first->va_end < addr) {
 371                         n = rb_next(&first->rb_node);
 372                         if (n)
 373                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 374                         else
 375                                 goto found;
 376                 }
 377
 378                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 379                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 380                         if (addr + size - 1 < addr)
 381                                 goto overflow;
 382
 383                         n = rb_next(&first->rb_node);
 384                         if (n)
 385                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 386                         else
 387                                 goto found;
 388                 }
 389         }
 390 found:
 391         if (addr + size > vend) {
 392 overflow:
 393                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 394                 if (!purged) {
 395                         purge_vmap_area_lazy();
 396                         purged = 1;
 397                         goto retry;
 398                 }
 399                 if (printk_ratelimit())
 400                         printk(KERN_WARNING
 401                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 402                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 403                 kfree(va);
 404                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 405         }
 406
 407         BUG_ON(addr & (align-1));
 408
 409         va->va_start = addr;
 410         va->va_end = addr + size;
 411         va->flags = 0;
 412         __insert_vmap_area(va);
 413         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 414
 415         return va;
 416 }
 417
 418 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 419 {
 420         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 421
 422         kfree(va);
 423 }
 424
 425 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 426 {
 427         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 428         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 429         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 430         list_del_rcu(&va->list);
 431
 432         /*
 433          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 434          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 435          * here too, consider only end addresses which fall inside
 436          * vmalloc area proper.
 437          */
 438         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 439                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 440
 441         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 442 }
 443
 444 /*
 445  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 446  */
 447 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 448 {
 449         spin_lock(&vmap_area_lock);
 450         __free_vmap_area(va);
 451         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 452 }
 453
 454 /*
 455  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 456  */
 457 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 458 {
 459         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 460 }
 461
 462 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 463 {
 464         /*
 465          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 466          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 467          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 468          * space after a page has been freed.
 469          *
 470          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 471          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 472          *
 473          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 474          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 475          * faster).
 476          */
 477 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 478         vunmap_page_range(start, end);
 479         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 480 #endif
 481 }
 482
 483 /*
 484  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 485  * before attempting to purge with a TLB flush.
 486  *
 487  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 488  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 489  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 490  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 491  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 492  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 493  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 494  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 495  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 496  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 497  * becomes a problem on bigger systems.
 498  */
 499 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 500 {
 501         unsigned int log;
 502
 503         log = fls(num_online_cpus());
 504
 505         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 506 }
 507
 508 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 509
 510 /*
 511  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 512  *
 513  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 514  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 515  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 516  * their own TLB flushing).
 517  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 518  *              *end = max(*end, highest purged address)
 519  */
 520 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 521                                         int sync, int force_flush)
 522 {
 523         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 524         LIST_HEAD(valist);
 525         struct vmap_area *va;
 526         struct vmap_area *n_va;
 527         int nr = 0;
 528
 529         /*
 530          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 531          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 532          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 533          */
 534         if (!sync && !force_flush) {
 535                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 536                         return;
 537         } else
 538                 spin_lock(&purge_lock);
 539
 540         rcu_read_lock();
 541         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 542                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 543                         if (va->va_start < *start)
 544                                 *start = va->va_start;
 545                         if (va->va_end > *end)
 546                                 *end = va->va_end;
 547                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 548                         unmap_vmap_area(va);
 549                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 550                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 551                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 552                 }
 553         }
 554         rcu_read_unlock();
 555
 556         if (nr) {
 557                 BUG_ON(nr > atomic_read(&vmap_lazy_nr));
 558                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 559         }
 560
 561         if (nr || force_flush)
 562                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 563
 564         if (nr) {
 565                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 566                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 567                         __free_vmap_area(va);
 568                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 569         }
 570         spin_unlock(&purge_lock);
 571 }
 572
 573 /*
 574  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 575  * is already purging.
 576  */
 577 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 578 {
 579         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 580
 581         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 582 }
 583
 584 /*
 585  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 586  */
 587 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 588 {
 589         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 590
 591         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 596  * called for the correct range previously.
 597  */
 598 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 599 {
 600         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 601         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 602         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 603                 try_purge_vmap_area_lazy();
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Free and unmap a vmap area
 608  */
 609 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 610 {
 611         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 612         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 613 }
 614
 615 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 616 {
 617         struct vmap_area *va;
 618
 619         spin_lock(&vmap_area_lock);
 620         va = __find_vmap_area(addr);
 621         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 622
 623         return va;
 624 }
 625
 626 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 627 {
 628         struct vmap_area *va;
 629
 630         va = find_vmap_area(addr);
 631         BUG_ON(!va);
 632         free_unmap_vmap_area(va);
 633 }
 634
 635
 636 /*** Per cpu kva allocator ***/
 637
 638 /*
 639  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 640  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 641  */
 642 /*
 643  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 644  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 645  * instead (we just need a rough idea)
 646  */
 647 #if BITS_PER_LONG == 32
 648 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 649 #else
 650 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 651 #endif
 652
 653 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 654 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 655 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 656 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 657 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 658 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 659 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 660                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 661                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 662
 663 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 664
 665 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 666
 667 struct vmap_block_queue {
 668         spinlock_t lock;
 669         struct list_head free;
 670         struct list_head dirty;
 671         unsigned int nr_dirty;
 672 };
 673
 674 struct vmap_block {
 675         spinlock_t lock;
 676         struct vmap_area *va;
 677         struct vmap_block_queue *vbq;
 678         unsigned long free, dirty;
 679         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 680         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 681         union {
 682                 struct list_head free_list;
 683                 struct rcu_head rcu_head;
 684         };
 685 };
 686
 687 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 688 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 689
 690 /*
 691  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 692  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 693  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 694  */
 695 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 696 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 697
 698 /*
 699  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 700  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 701  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 702  * big problem.
 703  */
 704
 705 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 706 {
 707         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 708         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 709         return addr;
 710 }
 711
 712 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 713 {
 714         struct vmap_block_queue *vbq;
 715         struct vmap_block *vb;
 716         struct vmap_area *va;
 717         unsigned long vb_idx;
 718         int node, err;
 719
 720         node = numa_node_id();
 721
 722         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 723                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 724         if (unlikely(!vb))
 725                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 726
 727         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 728                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 729                                         node, gfp_mask);
 730         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 731                 kfree(vb);
 732                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 733         }
 734
 735         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 736         if (unlikely(err)) {
 737                 kfree(vb);
 738                 free_vmap_area(va);
 739                 return ERR_PTR(err);
 740         }
 741
 742         spin_lock_init(&vb->lock);
 743         vb->va = va;
 744         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 745         vb->dirty = 0;
 746         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 747         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 748         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 749
 750         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 751         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 752         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 753         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 754         BUG_ON(err);
 755         radix_tree_preload_end();
 756
 757         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 758         vb->vbq = vbq;
 759         spin_lock(&vbq->lock);
 760         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 761         spin_unlock(&vbq->lock);
 762         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 763
 764         return vb;
 765 }
 766
 767 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 768 {
 769         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 770
 771         kfree(vb);
 772 }
 773
 774 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 775 {
 776         struct vmap_block *tmp;
 777         unsigned long vb_idx;
 778
 779         BUG_ON(!list_empty(&vb->free_list));
 780
 781         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 782         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 783         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 784         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 785         BUG_ON(tmp != vb);
 786
 787         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 788         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 789 }
 790
 791 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 792 {
 793         struct vmap_block_queue *vbq;
 794         struct vmap_block *vb;
 795         unsigned long addr = 0;
 796         unsigned int order;
 797
 798         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 799         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 800         order = get_order(size);
 801
 802 again:
 803         rcu_read_lock();
 804         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 805         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 806                 int i;
 807
 808                 spin_lock(&vb->lock);
 809                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 810                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 811
 812                 if (i >= 0) {
 813                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 814                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 815                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 816                         vb->free -= 1UL << order;
 817                         if (vb->free == 0) {
 818                                 spin_lock(&vbq->lock);
 819                                 list_del_init(&vb->free_list);
 820                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 821                         }
 822                         spin_unlock(&vb->lock);
 823                         break;
 824                 }
 825                 spin_unlock(&vb->lock);
 826         }
 827         put_cpu_var(vmap_cpu_blocks);
 828         rcu_read_unlock();
 829
 830         if (!addr) {
 831                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 832                 if (IS_ERR(vb))
 833                         return vb;
 834                 goto again;
 835         }
 836
 837         return (void *)addr;
 838 }
 839
 840 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 841 {
 842         unsigned long offset;
 843         unsigned long vb_idx;
 844         unsigned int order;
 845         struct vmap_block *vb;
 846
 847         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 848         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 849
 850         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 851
 852         order = get_order(size);
 853
 854         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 855
 856         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 857         rcu_read_lock();
 858         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 859         rcu_read_unlock();
 860         BUG_ON(!vb);
 861
 862         spin_lock(&vb->lock);
 863         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 864
 865         vb->dirty += 1UL << order;
 866         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 867                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 868                 spin_unlock(&vb->lock);
 869                 free_vmap_block(vb);
 870         } else
 871                 spin_unlock(&vb->lock);
 872 }
 873
 874 /**
 875  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 876  *
 877  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 878  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 879  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 880  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 881  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 882  *
 883  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 884  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 885  * from the vmap layer.
 886  */
 887 void vm_unmap_aliases(void)
 888 {
 889         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 890         int cpu;
 891         int flush = 0;
 892
 893         if (unlikely(!vmap_initialized))
 894                 return;
 895
 896         for_each_possible_cpu(cpu) {
 897                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 898                 struct vmap_block *vb;
 899
 900                 rcu_read_lock();
 901                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 902                         int i;
 903
 904                         spin_lock(&vb->lock);
 905                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 906                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 907                                 unsigned long s, e;
 908                                 int j;
 909                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 910                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 911
 912                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 913                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 914                                 vunmap_page_range(s, e);
 915                                 flush = 1;
 916
 917                                 if (s < start)
 918                                         start = s;
 919                                 if (e > end)
 920                                         end = e;
 921
 922                                 i = j;
 923                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 924                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 925                         }
 926                         spin_unlock(&vb->lock);
 927                 }
 928                 rcu_read_unlock();
 929         }
 930
 931         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 932 }
 933 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 934
 935 /**
 936  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 937  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 938  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 939  */
 940 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 941 {
 942         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 943         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 944
 945         BUG_ON(!addr);
 946         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 947         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 948         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 949
 950         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 951         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
 952
 953         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 954                 vb_free(mem, size);
 955         else
 956                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 957 }
 958 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 959
 960 /**
 961  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 962  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 963  * @count: number of pages
 964  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 965  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 966  *
 967  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 968  */
 969 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 970 {
 971         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 972         unsigned long addr;
 973         void *mem;
 974
 975         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 976                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 977                 if (IS_ERR(mem))
 978                         return NULL;
 979                 addr = (unsigned long)mem;
 980         } else {
 981                 struct vmap_area *va;
 982                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 983                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 984                 if (IS_ERR(va))
 985                         return NULL;
 986
 987                 addr = va->va_start;
 988                 mem = (void *)addr;
 989         }
 990         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 991                 vm_unmap_ram(mem, count);
 992                 return NULL;
 993         }
 994         return mem;
 995 }
 996 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 997
 998 /**
 999  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1000  * @vm: vm_struct to register
1001  * @align: requested alignment
1002  *
1003  * This function is used to register kernel vm area before
1004  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1005  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1006  * vm->addr contains the allocated address.
1007  *
1008  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1009  */
1010 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1011 {
1012         static size_t vm_init_off __initdata;
1013         unsigned long addr;
1014
1015         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1016         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1017
1018         vm->addr = (void *)addr;
1019
1020         vm->next = vmlist;
1021         vmlist = vm;
1022 }
1023
1024 void __init vmalloc_init(void)
1025 {
1026         struct vmap_area *va;
1027         struct vm_struct *tmp;
1028         int i;
1029
1030         for_each_possible_cpu(i) {
1031                 struct vmap_block_queue *vbq;
1032
1033                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1034                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1035                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1036                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
1037                 vbq->nr_dirty = 0;
1038         }
1039
1040         /* Import existing vmlist entries. */
1041         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1042                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1043                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1044                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1045                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1046                 __insert_vmap_area(va);
1047         }
1048
1049         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1050
1051         vmap_initialized = true;
1052 }
1053
1054 /**
1055  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1056  * @addr: start of the VM area to map
1057  * @size: size of the VM area to map
1058  * @prot: page protection flags to use
1059  * @pages: pages to map
1060  *
1061  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1062  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1063  * friends.
1064  *
1065  * NOTE:
1066  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1067  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1068  * before calling this function.
1069  *
1070  * RETURNS:
1071  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1072  */
1073 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1074                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1075 {
1076         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1077 }
1078
1079 /**
1080  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1081  * @addr: start of the VM area to unmap
1082  * @size: size of the VM area to unmap
1083  *
1084  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1085  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1086  * friends.
1087  *
1088  * NOTE:
1089  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1090  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1091  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1092  */
1093 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1094 {
1095         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1096 }
1097
1098 /**
1099  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1100  * @addr: start of the VM area to unmap
1101  * @size: size of the VM area to unmap
1102  *
1103  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1104  * the unmapping and tlb after.
1105  */
1106 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1107 {
1108         unsigned long end = addr + size;
1109
1110         flush_cache_vunmap(addr, end);
1111         vunmap_page_range(addr, end);
1112         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1113 }
1114
1115 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1116 {
1117         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1118         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1119         int err;
1120
1121         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1122         if (err > 0) {
1123                 *pages += err;
1124                 err = 0;
1125         }
1126
1127         return err;
1128 }
1129 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1130
1131 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1132 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1133 struct vm_struct *vmlist;
1134
1135 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1136                               unsigned long flags, void *caller)
1137 {
1138         struct vm_struct *tmp, **p;
1139
1140         vm->flags = flags;
1141         vm->addr = (void *)va->va_start;
1142         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1143         vm->caller = caller;
1144         va->private = vm;
1145         va->flags |= VM_VM_AREA;
1146
1147         write_lock(&vmlist_lock);
1148         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1149                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1150                         break;
1151         }
1152         vm->next = *p;
1153         *p = vm;
1154         write_unlock(&vmlist_lock);
1155 }
1156
1157 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1158                 unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end,
1159                 int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1160 {
1161         static struct vmap_area *va;
1162         struct vm_struct *area;
1163         unsigned long align = 1;
1164
1165         BUG_ON(in_interrupt());
1166         if (flags & VM_IOREMAP) {
1167                 int bit = fls(size);
1168
1169                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1170                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1171                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1172                         bit = PAGE_SHIFT;
1173
1174                 align = 1ul << bit;
1175         }
1176
1177         size = PAGE_ALIGN(size);
1178         if (unlikely(!size))
1179                 return NULL;
1180
1181         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1182         if (unlikely(!area))
1183                 return NULL;
1184
1185         /*
1186          * We always allocate a guard page.
1187          */
1188         size += PAGE_SIZE;
1189
1190         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1191         if (IS_ERR(va)) {
1192                 kfree(area);
1193                 return NULL;
1194         }
1195
1196         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1197         return area;
1198 }
1199
1200 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1201                                 unsigned long start, unsigned long end)
1202 {
1203         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1204                                                 __builtin_return_address(0));
1205 }
1206 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1207
1208 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1209                                        unsigned long start, unsigned long end,
1210                                        void *caller)
1211 {
1212         return __get_vm_area_node(size, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1213                                   caller);
1214 }
1215
1216 /**
1217  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1218  *      @size:          size of the area
1219  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1220  *
1221  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1222  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1223  *      on success or %NULL on failure.
1224  */
1225 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1226 {
1227         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1228                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1229 }
1230
1231 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1232                                 void *caller)
1233 {
1234         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1235                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1236 }
1237
1238 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1239                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1240 {
1241         return __get_vm_area_node(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END, node,
1242                                   gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1243 }
1244
1245 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1246 {
1247         struct vmap_area *va;
1248
1249         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1250         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1251                 return va->private;
1252
1253         return NULL;
1254 }
1255
1256 /**
1257  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1258  *      @addr:          base address
1259  *
1260  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1261  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1262  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1263  */
1264 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1265 {
1266         struct vmap_area *va;
1267
1268         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1269         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1270                 struct vm_struct *vm = va->private;
1271                 struct vm_struct *tmp, **p;
1272                 /*
1273                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1274                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1275                  * vmap.)
1276                  */
1277                 write_lock(&vmlist_lock);
1278                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1279                         ;
1280                 *p = tmp->next;
1281                 write_unlock(&vmlist_lock);
1282
1283                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1284                 free_unmap_vmap_area(va);
1285                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1286
1287                 return vm;
1288         }
1289         return NULL;
1290 }
1291
1292 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1293 {
1294         struct vm_struct *area;
1295
1296         if (!addr)
1297                 return;
1298
1299         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1300                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1301                 return;
1302         }
1303
1304         area = remove_vm_area(addr);
1305         if (unlikely(!area)) {
1306                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1307                                 addr);
1308                 return;
1309         }
1310
1311         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1312         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1313
1314         if (deallocate_pages) {
1315                 int i;
1316
1317                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1318                         struct page *page = area->pages[i];
1319
1320                         BUG_ON(!page);
1321                         __free_page(page);
1322                 }
1323
1324                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1325                         vfree(area->pages);
1326                 else
1327                         kfree(area->pages);
1328         }
1329
1330         kfree(area);
1331         return;
1332 }
1333
1334 /**
1335  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1336  *      @addr:          memory base address
1337  *
1338  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1339  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1340  *      NULL, no operation is performed.
1341  *
1342  *      Must not be called in interrupt context.
1343  */
1344 void vfree(const void *addr)
1345 {
1346         BUG_ON(in_interrupt());
1347
1348         kmemleak_free(addr);
1349
1350         __vunmap(addr, 1);
1351 }
1352 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1353
1354 /**
1355  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1356  *      @addr:          memory base address
1357  *
1358  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1359  *      which was created from the page array passed to vmap().
1360  *
1361  *      Must not be called in interrupt context.
1362  */
1363 void vunmap(const void *addr)
1364 {
1365         BUG_ON(in_interrupt());
1366         might_sleep();
1367         __vunmap(addr, 0);
1368 }
1369 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1370
1371 /**
1372  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1373  *      @pages:         array of page pointers
1374  *      @count:         number of pages to map
1375  *      @flags:         vm_area->flags
1376  *      @prot:          page protection for the mapping
1377  *
1378  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1379  *      space.
1380  */
1381 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1382                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1383 {
1384         struct vm_struct *area;
1385
1386         might_sleep();
1387
1388         if (count > totalram_pages)
1389                 return NULL;
1390
1391         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1392                                         __builtin_return_address(0));
1393         if (!area)
1394                 return NULL;
1395
1396         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1397                 vunmap(area->addr);
1398                 return NULL;
1399         }
1400
1401         return area->addr;
1402 }
1403 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1404
1405 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1406                             int node, void *caller);
1407 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1408                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1409 {
1410         struct page **pages;
1411         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1412
1413         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1414         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1415
1416         area->nr_pages = nr_pages;
1417         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1418         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1419                 pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,
1420                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1421                 area->flags |= VM_VPAGES;
1422         } else {
1423                 pages = kmalloc_node(array_size,
1424                                 (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,
1425                                 node);
1426         }
1427         area->pages = pages;
1428         area->caller = caller;
1429         if (!area->pages) {
1430                 remove_vm_area(area->addr);
1431                 kfree(area);
1432                 return NULL;
1433         }
1434
1435         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1436                 struct page *page;
1437
1438                 if (node < 0)
1439                         page = alloc_page(gfp_mask);
1440                 else
1441                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1442
1443                 if (unlikely(!page)) {
1444                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1445                         area->nr_pages = i;
1446                         goto fail;
1447                 }
1448                 area->pages[i] = page;
1449         }
1450
1451         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1452                 goto fail;
1453         return area->addr;
1454
1455 fail:
1456         vfree(area->addr);
1457         return NULL;
1458 }
1459
1460 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1461 {
1462         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1463                                          __builtin_return_address(0));
1464
1465         /*
1466          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1467          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1468          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1469          */
1470         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1471
1472         return addr;
1473 }
1474
1475 /**
1476  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1477  *      @size:          allocation size
1478  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1479  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1480  *      @node:          node to use for allocation or -1
1481  *      @caller:        caller's return address
1482  *
1483  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1484  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1485  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1486  */
1487 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1488                                                 int node, void *caller)
1489 {
1490         struct vm_struct *area;
1491         void *addr;
1492         unsigned long real_size = size;
1493
1494         size = PAGE_ALIGN(size);
1495         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1496                 return NULL;
1497
1498         area = __get_vm_area_node(size, VM_ALLOC, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1499                                                 node, gfp_mask, caller);
1500
1501         if (!area)
1502                 return NULL;
1503
1504         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1505
1506         /*
1507          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1508          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1509          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1510          */
1511         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1512
1513         return addr;
1514 }
1515
1516 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1517 {
1518         return __vmalloc_node(size, gfp_mask, prot, -1,
1519                                 __builtin_return_address(0));
1520 }
1521 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1522
1523 /**
1524  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1525  *      @size:          allocation size
1526  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1527  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1528  *
1529  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1530  *      use __vmalloc() instead.
1531  */
1532 void *vmalloc(unsigned long size)
1533 {
1534         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1535                                         -1, __builtin_return_address(0));
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1538
1539 /**
1540  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1541  * @size: allocation size
1542  *
1543  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1544  * without leaking data.
1545  */
1546 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1547 {
1548         struct vm_struct *area;
1549         void *ret;
1550
1551         ret = __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1552                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1553         if (ret) {
1554                 area = find_vm_area(ret);
1555                 area->flags |= VM_USERMAP;
1556         }
1557         return ret;
1558 }
1559 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1560
1561 /**
1562  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1563  *      @size:          allocation size
1564  *      @node:          numa node
1565  *
1566  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1567  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1568  *
1569  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1570  *      use __vmalloc() instead.
1571  */
1572 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1573 {
1574         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1575                                         node, __builtin_return_address(0));
1576 }
1577 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1578
1579 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1580 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1581 #endif
1582
1583 /**
1584  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1585  *      @size:          allocation size
1586  *
1587  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1588  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1589  *      executable kernel virtual space.
1590  *
1591  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1592  *      use __vmalloc() instead.
1593  */
1594
1595 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1596 {
1597         return __vmalloc_node(size, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1598                               -1, __builtin_return_address(0));
1599 }
1600
1601 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1602 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1603 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1604 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1605 #else
1606 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1607 #endif
1608
1609 /**
1610  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1611  *      @size:          allocation size
1612  *
1613  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1614  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1615  */
1616 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1617 {
1618         return __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1619                               -1, __builtin_return_address(0));
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1622
1623 /**
1624  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1625  *      @size:          allocation size
1626  *
1627  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1628  * mapped to userspace without leaking data.
1629  */
1630 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1631 {
1632         struct vm_struct *area;
1633         void *ret;
1634
1635         ret = __vmalloc_node(size, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1636                              -1, __builtin_return_address(0));
1637         if (ret) {
1638                 area = find_vm_area(ret);
1639                 area->flags |= VM_USERMAP;
1640         }
1641         return ret;
1642 }
1643 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1644
1645 /*
1646  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1647  * If the page is not present, fill zero.
1648  */
1649
1650 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1651 {
1652         struct page *p;
1653         int copied = 0;
1654
1655         while (count) {
1656                 unsigned long offset, length;
1657
1658                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1659                 length = PAGE_SIZE - offset;
1660                 if (length > count)
1661                         length = count;
1662                 p = vmalloc_to_page(addr);
1663                 /*
1664                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1665                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1666                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1667                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1668                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1669                  */
1670                 if (p) {
1671                         /*
1672                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1673                          * function description)
1674                          */
1675                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1676                         memcpy(buf, map + offset, length);
1677                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1678                 } else
1679                         memset(buf, 0, length);
1680
1681                 addr += length;
1682                 buf += length;
1683                 copied += length;
1684                 count -= length;
1685         }
1686         return copied;
1687 }
1688
1689 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1690 {
1691         struct page *p;
1692         int copied = 0;
1693
1694         while (count) {
1695                 unsigned long offset, length;
1696
1697                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1698                 length = PAGE_SIZE - offset;
1699                 if (length > count)
1700                         length = count;
1701                 p = vmalloc_to_page(addr);
1702                 /*
1703                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1704                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1705                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1706                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1707                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1708                  */
1709                 if (p) {
1710                         /*
1711                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1712                          * function description)
1713                          */
1714                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1715                         memcpy(map + offset, buf, length);
1716                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1717                 }
1718                 addr += length;
1719                 buf += length;
1720                 copied += length;
1721                 count -= length;
1722         }
1723         return copied;
1724 }
1725
1726 /**
1727  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1728  *      @buf:           buffer for reading data
1729  *      @addr:          vm address.
1730  *      @count:         number of bytes to be read.
1731  *
1732  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1733  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1734  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1735  *
1736  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1737  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1738  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1739  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1740  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1741  *
1742  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1743  *      vm_struct area, returns 0.
1744  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1745  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1746  *
1747  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1748  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1749  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1750  *      any informaion, as /dev/kmem.
1751  *
1752  */
1753
1754 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1755 {
1756         struct vm_struct *tmp;
1757         char *vaddr, *buf_start = buf;
1758         unsigned long buflen = count;
1759         unsigned long n;
1760
1761         /* Don't allow overflow */
1762         if ((unsigned long) addr + count < count)
1763                 count = -(unsigned long) addr;
1764
1765         read_lock(&vmlist_lock);
1766         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1767                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1768                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1769                         continue;
1770                 while (addr < vaddr) {
1771                         if (count == 0)
1772                                 goto finished;
1773                         *buf = '\0';
1774                         buf++;
1775                         addr++;
1776                         count--;
1777                 }
1778                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1779                 if (n > count)
1780                         n = count;
1781                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1782                         aligned_vread(buf, addr, n);
1783                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1784                         memset(buf, 0, n);
1785                 buf += n;
1786                 addr += n;
1787                 count -= n;
1788         }
1789 finished:
1790         read_unlock(&vmlist_lock);
1791
1792         if (buf == buf_start)
1793                 return 0;
1794         /* zero-fill memory holes */
1795         if (buf != buf_start + buflen)
1796                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1797
1798         return buflen;
1799 }
1800
1801 /**
1802  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1803  *      @buf:           buffer for source data
1804  *      @addr:          vm address.
1805  *      @count:         number of bytes to be read.
1806  *
1807  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1808  *      (same number to @count).
1809  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1810  *      vmalloc area, returns 0.
1811  *
1812  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1813  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1814  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1815  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1816  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1817  *
1818  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1819  *      vm_struct area, returns 0.
1820  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1821  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1822  *
1823  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1824  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1825  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1826  *      any informaion, as /dev/kmem.
1827  *
1828  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1829  */
1830
1831 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1832 {
1833         struct vm_struct *tmp;
1834         char *vaddr;
1835         unsigned long n, buflen;
1836         int copied = 0;
1837
1838         /* Don't allow overflow */
1839         if ((unsigned long) addr + count < count)
1840                 count = -(unsigned long) addr;
1841         buflen = count;
1842
1843         read_lock(&vmlist_lock);
1844         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1845                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1846                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1847                         continue;
1848                 while (addr < vaddr) {
1849                         if (count == 0)
1850                                 goto finished;
1851                         buf++;
1852                         addr++;
1853                         count--;
1854                 }
1855                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1856                 if (n > count)
1857                         n = count;
1858                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1859                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1860                         copied++;
1861                 }
1862                 buf += n;
1863                 addr += n;
1864                 count -= n;
1865         }
1866 finished:
1867         read_unlock(&vmlist_lock);
1868         if (!copied)
1869                 return 0;
1870         return buflen;
1871 }
1872
1873 /**
1874  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1875  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1876  *      @addr:          vmalloc memory
1877  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1878  *
1879  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1880  *
1881  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1882  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1883  *      that criteria isn't met.
1884  *
1885  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1886  */
1887 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1888                                                 unsigned long pgoff)
1889 {
1890         struct vm_struct *area;
1891         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1892         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1893
1894         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1895                 return -EINVAL;
1896
1897         area = find_vm_area(addr);
1898         if (!area)
1899                 return -EINVAL;
1900
1901         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1902                 return -EINVAL;
1903
1904         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1905                 return -EINVAL;
1906
1907         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1908         do {
1909                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1910                 int ret;
1911
1912                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1913                 if (ret)
1914                         return ret;
1915
1916                 uaddr += PAGE_SIZE;
1917                 addr += PAGE_SIZE;
1918                 usize -= PAGE_SIZE;
1919         } while (usize > 0);
1920
1921         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1922         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1923
1924         return 0;
1925 }
1926 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1927
1928 /*
1929  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1930  * have one.
1931  */
1932 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1933 {
1934 }
1935
1936
1937 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1938 {
1939         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1940         return 0;
1941 }
1942
1943 /**
1944  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1945  *      @size:          size of the area
1946  *
1947  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1948  *
1949  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1950  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1951  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1952  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1953  *      processes.
1954  */
1955 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1956 {
1957         struct vm_struct *area;
1958
1959         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1960                                 __builtin_return_address(0));
1961         if (area == NULL)
1962                 return NULL;
1963
1964         /*
1965          * This ensures that page tables are constructed for this region
1966          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1967          */
1968         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1969                                 area->size, f, NULL)) {
1970                 free_vm_area(area);
1971                 return NULL;
1972         }
1973
1974         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1975            mappings */
1976         vmalloc_sync_all();
1977
1978         return area;
1979 }
1980 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1981
1982 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1983 {
1984         struct vm_struct *ret;
1985         ret = remove_vm_area(area->addr);
1986         BUG_ON(ret != area);
1987         kfree(area);
1988 }
1989 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1990
1991 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
1992 {
1993         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
1994 }
1995
1996 /**
1997  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
1998  * @end: target address
1999  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2000  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2001  *
2002  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2003  *          %false if no vmap_area exists
2004  *
2005  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2006  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2007  */
2008 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2009                                struct vmap_area **pnext,
2010                                struct vmap_area **pprev)
2011 {
2012         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2013         struct vmap_area *va = NULL;
2014
2015         while (n) {
2016                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2017                 if (end < va->va_end)
2018                         n = n->rb_left;
2019                 else if (end > va->va_end)
2020                         n = n->rb_right;
2021                 else
2022                         break;
2023         }
2024
2025         if (!va)
2026                 return false;
2027
2028         if (va->va_end > end) {
2029                 *pnext = va;
2030                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2031         } else {
2032                 *pprev = va;
2033                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2034         }
2035         return true;
2036 }
2037
2038 /**
2039  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2040  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2041  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2042  * @align: alignment
2043  *
2044  * Returns: determined end address
2045  *
2046  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2047  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2048  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2049  *
2050  * Please note that the address returned by this function may fall
2051  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2052  * that.
2053  */
2054 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2055                                        struct vmap_area **pprev,
2056                                        unsigned long align)
2057 {
2058         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2059         unsigned long addr;
2060
2061         if (*pnext)
2062                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2063         else
2064                 addr = vmalloc_end;
2065
2066         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2067                 *pnext = *pprev;
2068                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2069         }
2070
2071         return addr;
2072 }
2073
2074 /**
2075  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2076  * @offsets: array containing offset of each area
2077  * @sizes: array containing size of each area
2078  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2079  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2080  * @gfp_mask: allocation mask
2081  *
2082  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2083  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2084  *
2085  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2086  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2087  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2088  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2089  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2090  * are allocated from top.
2091  *
2092  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2093  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2094  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2095  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2096  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2097  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2098  */
2099 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2100                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2101                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2102 {
2103         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2104         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2105         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2106         struct vm_struct **vms;
2107         int area, area2, last_area, term_area;
2108         unsigned long base, start, end, last_end;
2109         bool purged = false;
2110
2111         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2112
2113         /* verify parameters and allocate data structures */
2114         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2115         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2116                 start = offsets[area];
2117                 end = start + sizes[area];
2118
2119                 /* is everything aligned properly? */
2120                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2121                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2122
2123                 /* detect the area with the highest address */
2124                 if (start > offsets[last_area])
2125                         last_area = area;
2126
2127                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2128                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2129                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2130
2131                         if (area2 == area)
2132                                 continue;
2133
2134                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2135                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2136                 }
2137         }
2138         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2139
2140         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2141                 WARN_ON(true);
2142                 return NULL;
2143         }
2144
2145         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2146         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2147         if (!vas || !vms)
2148                 goto err_free;
2149
2150         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2151                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2152                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2153                 if (!vas[area] || !vms[area])
2154                         goto err_free;
2155         }
2156 retry:
2157         spin_lock(&vmap_area_lock);
2158
2159         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2160         area = term_area = last_area;
2161         start = offsets[area];
2162         end = start + sizes[area];
2163
2164         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2165                 base = vmalloc_end - last_end;
2166                 goto found;
2167         }
2168         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2169
2170         while (true) {
2171                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2172                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2173
2174                 /*
2175                  * base might have underflowed, add last_end before
2176                  * comparing.
2177                  */
2178                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2179                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2180                         if (!purged) {
2181                                 purge_vmap_area_lazy();
2182                                 purged = true;
2183                                 goto retry;
2184                         }
2185                         goto err_free;
2186                 }
2187
2188                 /*
2189                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2190                  * right below next and then recheck.
2191                  */
2192                 if (next && next->va_start < base + end) {
2193                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2194                         term_area = area;
2195                         continue;
2196                 }
2197
2198                 /*
2199                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2200                  * base so that it's right below new next and then
2201                  * recheck.
2202                  */
2203                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2204                         next = prev;
2205                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2206                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2207                         term_area = area;
2208                         continue;
2209                 }
2210
2211                 /*
2212                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2213                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2214                  */
2215                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2216                 if (area == term_area)
2217                         break;
2218                 start = offsets[area];
2219                 end = start + sizes[area];
2220                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2221         }
2222 found:
2223         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2224         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2225                 struct vmap_area *va = vas[area];
2226
2227                 va->va_start = base + offsets[area];
2228                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2229                 __insert_vmap_area(va);
2230         }
2231
2232         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2233
2234         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2235
2236         /* insert all vm's */
2237         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2238                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2239                                   pcpu_get_vm_areas);
2240
2241         kfree(vas);
2242         return vms;
2243
2244 err_free:
2245         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2246                 if (vas)
2247                         kfree(vas[area]);
2248                 if (vms)
2249                         kfree(vms[area]);
2250         }
2251         kfree(vas);
2252         kfree(vms);
2253         return NULL;
2254 }
2255
2256 /**
2257  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2258  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2259  * @nr_vms: the number of allocated areas
2260  *
2261  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2262  */
2263 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2264 {
2265         int i;
2266
2267         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2268                 free_vm_area(vms[i]);
2269         kfree(vms);
2270 }
2271
2272 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2273 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2274 {
2275         loff_t n = *pos;
2276         struct vm_struct *v;
2277
2278         read_lock(&vmlist_lock);
2279         v = vmlist;
2280         while (n > 0 && v) {
2281                 n--;
2282                 v = v->next;
2283         }
2284         if (!n)
2285                 return v;
2286
2287         return NULL;
2288
2289 }
2290
2291 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2292 {
2293         struct vm_struct *v = p;
2294
2295         ++*pos;
2296         return v->next;
2297 }
2298
2299 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2300 {
2301         read_unlock(&vmlist_lock);
2302 }
2303
2304 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2305 {
2306         if (NUMA_BUILD) {
2307                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2308
2309                 if (!counters)
2310                         return;
2311
2312                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2313
2314                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2315                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2316
2317                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2318                         if (counters[nr])
2319                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2320         }
2321 }
2322
2323 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2324 {
2325         struct vm_struct *v = p;
2326
2327         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2328                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2329
2330         if (v->caller) {
2331                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2332
2333                 seq_putc(m, ' ');
2334                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2335                 seq_puts(m, buff);
2336         }
2337
2338         if (v->nr_pages)
2339                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2340
2341         if (v->phys_addr)
2342                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2343
2344         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2345                 seq_printf(m, " ioremap");
2346
2347         if (v->flags & VM_ALLOC)
2348                 seq_printf(m, " vmalloc");
2349
2350         if (v->flags & VM_MAP)
2351                 seq_printf(m, " vmap");
2352
2353         if (v->flags & VM_USERMAP)
2354                 seq_printf(m, " user");
2355
2356         if (v->flags & VM_VPAGES)
2357                 seq_printf(m, " vpages");
2358
2359         show_numa_info(m, v);
2360         seq_putc(m, '\n');
2361         return 0;
2362 }
2363
2364 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2365         .start = s_start,
2366         .next = s_next,
2367         .stop = s_stop,
2368         .show = s_show,
2369 };
2370
2371 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2372 {
2373         unsigned int *ptr = NULL;
2374         int ret;
2375
2376         if (NUMA_BUILD)
2377                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2378         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2379         if (!ret) {
2380                 struct seq_file *m = file->private_data;
2381                 m->private = ptr;
2382         } else
2383                 kfree(ptr);
2384         return ret;
2385 }
2386
2387 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2388         .open           = vmalloc_open,
2389         .read           = seq_read,
2390         .llseek         = seq_lseek,
2391         .release        = seq_release_private,
2392 };
2393
2394 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2395 {
2396         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2397         return 0;
2398 }
2399 module_init(proc_vmalloc_init);
2400 #endif
2401