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 <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/shmparam.h>
  33
  34 bool vmap_lazy_unmap __read_mostly = true;
  35
  36 /*** Page table manipulation functions ***/
  37
  38 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  39 {
  40         pte_t *pte;
  41
  42         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  43         do {
  44                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  45                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  46         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  47 }
  48
  49 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  50 {
  51         pmd_t *pmd;
  52         unsigned long next;
  53
  54         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  55         do {
  56                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  57                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  58                         continue;
  59                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  60         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  61 }
  62
  63 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  64 {
  65         pud_t *pud;
  66         unsigned long next;
  67
  68         pud = pud_offset(pgd, addr);
  69         do {
  70                 next = pud_addr_end(addr, end);
  71                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  72                         continue;
  73                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  74         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  75 }
  76
  77 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  78 {
  79         pgd_t *pgd;
  80         unsigned long next;
  81
  82         BUG_ON(addr >= end);
  83         pgd = pgd_offset_k(addr);
  84         do {
  85                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  86                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  87                         continue;
  88                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  89         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  90 }
  91
  92 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  93                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  94 {
  95         pte_t *pte;
  96
  97         /*
  98          * nr is a running index into the array which helps higher level
  99          * callers keep track of where we're up to.
 100          */
 101
 102         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 103         if (!pte)
 104                 return -ENOMEM;
 105         do {
 106                 struct page *page = pages[*nr];
 107
 108                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 109                         return -EBUSY;
 110                 if (WARN_ON(!page))
 111                         return -ENOMEM;
 112                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 113                 (*nr)++;
 114         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 119                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 120 {
 121         pmd_t *pmd;
 122         unsigned long next;
 123
 124         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 125         if (!pmd)
 126                 return -ENOMEM;
 127         do {
 128                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 129                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 130                         return -ENOMEM;
 131         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 132         return 0;
 133 }
 134
 135 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 136                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 137 {
 138         pud_t *pud;
 139         unsigned long next;
 140
 141         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 142         if (!pud)
 143                 return -ENOMEM;
 144         do {
 145                 next = pud_addr_end(addr, end);
 146                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 147                         return -ENOMEM;
 148         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 154  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 155  *
 156  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 157  */
 158 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 159                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 160 {
 161         pgd_t *pgd;
 162         unsigned long next;
 163         unsigned long addr = start;
 164         int err = 0;
 165         int nr = 0;
 166
 167         BUG_ON(addr >= end);
 168         pgd = pgd_offset_k(addr);
 169         do {
 170                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 171                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 172                 if (err)
 173                         return err;
 174         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 175
 176         return nr;
 177 }
 178
 179 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 180                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 181 {
 182         int ret;
 183
 184         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 185         flush_cache_vmap(start, end);
 186         return ret;
 187 }
 188
 189 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 190 {
 191         /*
 192          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 193          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 194          * just put it in the vmalloc space.
 195          */
 196 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 197         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 198         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 199                 return 1;
 200 #endif
 201         return is_vmalloc_addr(x);
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 206  */
 207 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 208 {
 209         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 210         struct page *page = NULL;
 211         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 212
 213         /*
 214          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 215          * architectures that do not vmalloc module space
 216          */
 217         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 218
 219         if (!pgd_none(*pgd)) {
 220                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 221                 if (!pud_none(*pud)) {
 222                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 223                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 224                                 pte_t *ptep, pte;
 225
 226                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 227                                 pte = *ptep;
 228                                 if (pte_present(pte))
 229                                         page = pte_page(pte);
 230                                 pte_unmap(ptep);
 231                         }
 232                 }
 233         }
 234         return page;
 235 }
 236 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 237
 238 /*
 239  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 240  */
 241 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 242 {
 243         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 244 }
 245 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 246
 247
 248 /*** Global kva allocator ***/
 249
 250 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 251 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 252 #define VM_VM_AREA      0x04
 253
 254 struct vmap_area {
 255         unsigned long va_start;
 256         unsigned long va_end;
 257         unsigned long flags;
 258         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 259         struct list_head list;          /* address sorted list */
 260         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 261         void *private;
 262         struct rcu_head rcu_head;
 263 };
 264
 265 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 266 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 267 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 268 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 269
 270 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 271 {
 272         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 273
 274         while (n) {
 275                 struct vmap_area *va;
 276
 277                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 278                 if (addr < va->va_start)
 279                         n = n->rb_left;
 280                 else if (addr > va->va_start)
 281                         n = n->rb_right;
 282                 else
 283                         return va;
 284         }
 285
 286         return NULL;
 287 }
 288
 289 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 290 {
 291         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 292         struct rb_node *parent = NULL;
 293         struct rb_node *tmp;
 294
 295         while (*p) {
 296                 struct vmap_area *tmp;
 297
 298                 parent = *p;
 299                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 300                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 301                         p = &(*p)->rb_left;
 302                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 303                         p = &(*p)->rb_right;
 304                 else
 305                         BUG();
 306         }
 307
 308         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 309         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 310
 311         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 312         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 313         if (tmp) {
 314                 struct vmap_area *prev;
 315                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 316                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 317         } else
 318                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 319 }
 320
 321 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 322
 323 /*
 324  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 325  * vstart and vend.
 326  */
 327 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 328                                 unsigned long align,
 329                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 330                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 331 {
 332         struct vmap_area *va;
 333         struct rb_node *n;
 334         unsigned long addr;
 335         int purged = 0;
 336
 337         BUG_ON(!size);
 338         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 339
 340         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 341                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 342         if (unlikely(!va))
 343                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 344
 345 retry:
 346         addr = ALIGN(vstart, align);
 347
 348         spin_lock(&vmap_area_lock);
 349         if (addr + size - 1 < addr)
 350                 goto overflow;
 351
 352         /* XXX: could have a last_hole cache */
 353         n = vmap_area_root.rb_node;
 354         if (n) {
 355                 struct vmap_area *first = NULL;
 356
 357                 do {
 358                         struct vmap_area *tmp;
 359                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 360                         if (tmp->va_end >= addr) {
 361                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 362                                         first = tmp;
 363                                 n = n->rb_left;
 364                         } else {
 365                                 first = tmp;
 366                                 n = n->rb_right;
 367                         }
 368                 } while (n);
 369
 370                 if (!first)
 371                         goto found;
 372
 373                 if (first->va_end < addr) {
 374                         n = rb_next(&first->rb_node);
 375                         if (n)
 376                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 377                         else
 378                                 goto found;
 379                 }
 380
 381                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 382                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 383                         if (addr + size - 1 < addr)
 384                                 goto overflow;
 385
 386                         n = rb_next(&first->rb_node);
 387                         if (n)
 388                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 389                         else
 390                                 goto found;
 391                 }
 392         }
 393 found:
 394         if (addr + size > vend) {
 395 overflow:
 396                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 397                 if (!purged) {
 398                         purge_vmap_area_lazy();
 399                         purged = 1;
 400                         goto retry;
 401                 }
 402                 if (printk_ratelimit())
 403                         printk(KERN_WARNING
 404                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 405                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 406                 kfree(va);
 407                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 408         }
 409
 410         BUG_ON(addr & (align-1));
 411
 412         va->va_start = addr;
 413         va->va_end = addr + size;
 414         va->flags = 0;
 415         __insert_vmap_area(va);
 416         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 417
 418         return va;
 419 }
 420
 421 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 422 {
 423         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 424
 425         kfree(va);
 426 }
 427
 428 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 429 {
 430         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 431         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 432         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 433         list_del_rcu(&va->list);
 434
 435         /*
 436          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 437          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 438          * here too, consider only end addresses which fall inside
 439          * vmalloc area proper.
 440          */
 441         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 442                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 443
 444         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 449  */
 450 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 451 {
 452         spin_lock(&vmap_area_lock);
 453         __free_vmap_area(va);
 454         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 459  */
 460 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 461 {
 462         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 463 }
 464
 465 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 466 {
 467         /*
 468          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 469          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 470          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 471          * space after a page has been freed.
 472          *
 473          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 474          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 475          *
 476          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 477          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 478          * faster).
 479          */
 480 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 481         vunmap_page_range(start, end);
 482         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 483 #endif
 484 }
 485
 486 /*
 487  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 488  * before attempting to purge with a TLB flush.
 489  *
 490  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 491  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 492  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 493  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 494  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 495  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 496  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 497  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 498  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 499  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 500  * becomes a problem on bigger systems.
 501  */
 502 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 503 {
 504         unsigned int log;
 505
 506         if (!vmap_lazy_unmap)
 507                 return 0;
 508
 509         log = fls(num_online_cpus());
 510
 511         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 512 }
 513
 514 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 515
 516 /* for per-CPU blocks */
 517 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
 518
 519 /*
 520  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
 521  * immediately freed.
 522  */
 523 void set_iounmap_nonlazy(void)
 524 {
 525         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 530  *
 531  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 532  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 533  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 534  * their own TLB flushing).
 535  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 536  *              *end = max(*end, highest purged address)
 537  */
 538 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 539                                         int sync, int force_flush)
 540 {
 541         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 542         LIST_HEAD(valist);
 543         struct vmap_area *va;
 544         struct vmap_area *n_va;
 545         int nr = 0;
 546
 547         /*
 548          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 549          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 550          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 551          */
 552         if (!sync && !force_flush) {
 553                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 554                         return;
 555         } else
 556                 spin_lock(&purge_lock);
 557
 558         if (sync)
 559                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
 560
 561         rcu_read_lock();
 562         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 563                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 564                         if (va->va_start < *start)
 565                                 *start = va->va_start;
 566                         if (va->va_end > *end)
 567                                 *end = va->va_end;
 568                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 569                         unmap_vmap_area(va);
 570                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 571                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 572                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 573                 }
 574         }
 575         rcu_read_unlock();
 576
 577         if (nr)
 578                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 579
 580         if (nr || force_flush)
 581                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 582
 583         if (nr) {
 584                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 585                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 586                         __free_vmap_area(va);
 587                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 588         }
 589         spin_unlock(&purge_lock);
 590 }
 591
 592 /*
 593  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 594  * is already purging.
 595  */
 596 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 597 {
 598         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 599
 600         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 605  */
 606 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 607 {
 608         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 609
 610         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 615  * called for the correct range previously.
 616  */
 617 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 618 {
 619         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 620         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 621         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 622                 try_purge_vmap_area_lazy();
 623 }
 624
 625 /*
 626  * Free and unmap a vmap area
 627  */
 628 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 629 {
 630         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 631         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 632 }
 633
 634 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 635 {
 636         struct vmap_area *va;
 637
 638         spin_lock(&vmap_area_lock);
 639         va = __find_vmap_area(addr);
 640         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 641
 642         return va;
 643 }
 644
 645 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 646 {
 647         struct vmap_area *va;
 648
 649         va = find_vmap_area(addr);
 650         BUG_ON(!va);
 651         free_unmap_vmap_area(va);
 652 }
 653
 654
 655 /*** Per cpu kva allocator ***/
 656
 657 /*
 658  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 659  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 660  */
 661 /*
 662  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 663  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 664  * instead (we just need a rough idea)
 665  */
 666 #if BITS_PER_LONG == 32
 667 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 668 #else
 669 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 670 #endif
 671
 672 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 673 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 674 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 675 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 676 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 677 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 678 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 679                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 680                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 681
 682 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 683
 684 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 685
 686 struct vmap_block_queue {
 687         spinlock_t lock;
 688         struct list_head free;
 689 };
 690
 691 struct vmap_block {
 692         spinlock_t lock;
 693         struct vmap_area *va;
 694         struct vmap_block_queue *vbq;
 695         unsigned long free, dirty;
 696         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 697         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 698         struct list_head free_list;
 699         struct rcu_head rcu_head;
 700         struct list_head purge;
 701 };
 702
 703 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 704 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 705
 706 /*
 707  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 708  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 709  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 710  */
 711 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 712 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 713
 714 /*
 715  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 716  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 717  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 718  * big problem.
 719  */
 720
 721 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 722 {
 723         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 724         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 725         return addr;
 726 }
 727
 728 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 729 {
 730         struct vmap_block_queue *vbq;
 731         struct vmap_block *vb;
 732         struct vmap_area *va;
 733         unsigned long vb_idx;
 734         int node, err;
 735
 736         node = numa_node_id();
 737
 738         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 739                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 740         if (unlikely(!vb))
 741                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 742
 743         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 744                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 745                                         node, gfp_mask);
 746         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 747                 kfree(vb);
 748                 return ERR_CAST(va);
 749         }
 750
 751         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 752         if (unlikely(err)) {
 753                 kfree(vb);
 754                 free_vmap_area(va);
 755                 return ERR_PTR(err);
 756         }
 757
 758         spin_lock_init(&vb->lock);
 759         vb->va = va;
 760         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 761         vb->dirty = 0;
 762         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 763         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 764         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 765
 766         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 767         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 768         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 769         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 770         BUG_ON(err);
 771         radix_tree_preload_end();
 772
 773         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 774         vb->vbq = vbq;
 775         spin_lock(&vbq->lock);
 776         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
 777         spin_unlock(&vbq->lock);
 778         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 779
 780         return vb;
 781 }
 782
 783 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 784 {
 785         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 786
 787         kfree(vb);
 788 }
 789
 790 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 791 {
 792         struct vmap_block *tmp;
 793         unsigned long vb_idx;
 794
 795         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 796         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 797         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 798         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 799         BUG_ON(tmp != vb);
 800
 801         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 802         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 803 }
 804
 805 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
 806 {
 807         LIST_HEAD(purge);
 808         struct vmap_block *vb;
 809         struct vmap_block *n_vb;
 810         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 811
 812         rcu_read_lock();
 813         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 814
 815                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
 816                         continue;
 817
 818                 spin_lock(&vb->lock);
 819                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
 820                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
 821                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
 822                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 823                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 824                         spin_lock(&vbq->lock);
 825                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 826                         spin_unlock(&vbq->lock);
 827                         spin_unlock(&vb->lock);
 828                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
 829                 } else
 830                         spin_unlock(&vb->lock);
 831         }
 832         rcu_read_unlock();
 833
 834         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
 835                 list_del(&vb->purge);
 836                 free_vmap_block(vb);
 837         }
 838 }
 839
 840 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
 841 {
 842         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
 843 }
 844
 845 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
 846 {
 847         int cpu;
 848
 849         for_each_possible_cpu(cpu)
 850                 purge_fragmented_blocks(cpu);
 851 }
 852
 853 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 854 {
 855         struct vmap_block_queue *vbq;
 856         struct vmap_block *vb;
 857         unsigned long addr = 0;
 858         unsigned int order;
 859         int purge = 0;
 860
 861         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 862         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 863         order = get_order(size);
 864
 865 again:
 866         rcu_read_lock();
 867         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 868         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 869                 int i;
 870
 871                 spin_lock(&vb->lock);
 872                 if (vb->free < 1UL << order)
 873                         goto next;
 874
 875                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 876                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 877
 878                 if (i < 0) {
 879                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 880                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
 881                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
 882                                 purge = 1;
 883                         }
 884                         goto next;
 885                 }
 886                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 887                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 888                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 889                 vb->free -= 1UL << order;
 890                 if (vb->free == 0) {
 891                         spin_lock(&vbq->lock);
 892                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 893                         spin_unlock(&vbq->lock);
 894                 }
 895                 spin_unlock(&vb->lock);
 896                 break;
 897 next:
 898                 spin_unlock(&vb->lock);
 899         }
 900
 901         if (purge)
 902                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
 903
 904         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 905         rcu_read_unlock();
 906
 907         if (!addr) {
 908                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 909                 if (IS_ERR(vb))
 910                         return vb;
 911                 goto again;
 912         }
 913
 914         return (void *)addr;
 915 }
 916
 917 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 918 {
 919         unsigned long offset;
 920         unsigned long vb_idx;
 921         unsigned int order;
 922         struct vmap_block *vb;
 923
 924         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 925         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 926
 927         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 928
 929         order = get_order(size);
 930
 931         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 932
 933         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 934         rcu_read_lock();
 935         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 936         rcu_read_unlock();
 937         BUG_ON(!vb);
 938
 939         spin_lock(&vb->lock);
 940         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
 941
 942         vb->dirty += 1UL << order;
 943         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 944                 BUG_ON(vb->free);
 945                 spin_unlock(&vb->lock);
 946                 free_vmap_block(vb);
 947         } else
 948                 spin_unlock(&vb->lock);
 949 }
 950
 951 /**
 952  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 953  *
 954  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 955  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 956  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 957  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 958  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 959  *
 960  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 961  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 962  * from the vmap layer.
 963  */
 964 void vm_unmap_aliases(void)
 965 {
 966         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 967         int cpu;
 968         int flush = 0;
 969
 970         if (unlikely(!vmap_initialized))
 971                 return;
 972
 973         for_each_possible_cpu(cpu) {
 974                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 975                 struct vmap_block *vb;
 976
 977                 rcu_read_lock();
 978                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 979                         int i;
 980
 981                         spin_lock(&vb->lock);
 982                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 983                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 984                                 unsigned long s, e;
 985                                 int j;
 986                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 987                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 988
 989                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 990                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 991                                 vunmap_page_range(s, e);
 992                                 flush = 1;
 993
 994                                 if (s < start)
 995                                         start = s;
 996                                 if (e > end)
 997                                         end = e;
 998
 999                                 i = j;
1000                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
1001                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
1002                         }
1003                         spin_unlock(&vb->lock);
1004                 }
1005                 rcu_read_unlock();
1006         }
1007
1008         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1011
1012 /**
1013  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1014  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1015  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1016  */
1017 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1018 {
1019         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1020         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1021
1022         BUG_ON(!addr);
1023         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1024         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1025         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1026
1027         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1028         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1029
1030         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1031                 vb_free(mem, size);
1032         else
1033                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1034 }
1035 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1036
1037 /**
1038  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1039  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1040  * @count: number of pages
1041  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1042  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1043  *
1044  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1045  */
1046 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1047 {
1048         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1049         unsigned long addr;
1050         void *mem;
1051
1052         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1053                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1054                 if (IS_ERR(mem))
1055                         return NULL;
1056                 addr = (unsigned long)mem;
1057         } else {
1058                 struct vmap_area *va;
1059                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1060                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1061                 if (IS_ERR(va))
1062                         return NULL;
1063
1064                 addr = va->va_start;
1065                 mem = (void *)addr;
1066         }
1067         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1068                 vm_unmap_ram(mem, count);
1069                 return NULL;
1070         }
1071         return mem;
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1074
1075 /**
1076  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1077  * @vm: vm_struct to register
1078  * @align: requested alignment
1079  *
1080  * This function is used to register kernel vm area before
1081  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1082  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1083  * vm->addr contains the allocated address.
1084  *
1085  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1086  */
1087 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1088 {
1089         static size_t vm_init_off __initdata;
1090         unsigned long addr;
1091
1092         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1093         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1094
1095         vm->addr = (void *)addr;
1096
1097         vm->next = vmlist;
1098         vmlist = vm;
1099 }
1100
1101 void __init vmalloc_init(void)
1102 {
1103         struct vmap_area *va;
1104         struct vm_struct *tmp;
1105         int i;
1106
1107         for_each_possible_cpu(i) {
1108                 struct vmap_block_queue *vbq;
1109
1110                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1111                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1112                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1113         }
1114
1115         /* Import existing vmlist entries. */
1116         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1117                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1118                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1119                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1120                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1121                 __insert_vmap_area(va);
1122         }
1123
1124         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1125
1126         vmap_initialized = true;
1127 }
1128
1129 /**
1130  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1131  * @addr: start of the VM area to map
1132  * @size: size of the VM area to map
1133  * @prot: page protection flags to use
1134  * @pages: pages to map
1135  *
1136  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1137  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1138  * friends.
1139  *
1140  * NOTE:
1141  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1142  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1143  * before calling this function.
1144  *
1145  * RETURNS:
1146  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1147  */
1148 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1149                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1150 {
1151         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1152 }
1153
1154 /**
1155  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1156  * @addr: start of the VM area to unmap
1157  * @size: size of the VM area to unmap
1158  *
1159  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1160  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1161  * friends.
1162  *
1163  * NOTE:
1164  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1165  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1166  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1167  */
1168 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1169 {
1170         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1171 }
1172
1173 /**
1174  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1175  * @addr: start of the VM area to unmap
1176  * @size: size of the VM area to unmap
1177  *
1178  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1179  * the unmapping and tlb after.
1180  */
1181 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1182 {
1183         unsigned long end = addr + size;
1184
1185         flush_cache_vunmap(addr, end);
1186         vunmap_page_range(addr, end);
1187         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1188 }
1189
1190 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1191 {
1192         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1193         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1194         int err;
1195
1196         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1197         if (err > 0) {
1198                 *pages += err;
1199                 err = 0;
1200         }
1201
1202         return err;
1203 }
1204 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1205
1206 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1207 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1208 struct vm_struct *vmlist;
1209
1210 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1211                               unsigned long flags, void *caller)
1212 {
1213         struct vm_struct *tmp, **p;
1214
1215         vm->flags = flags;
1216         vm->addr = (void *)va->va_start;
1217         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1218         vm->caller = caller;
1219         va->private = vm;
1220         va->flags |= VM_VM_AREA;
1221
1222         write_lock(&vmlist_lock);
1223         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1224                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1225                         break;
1226         }
1227         vm->next = *p;
1228         *p = vm;
1229         write_unlock(&vmlist_lock);
1230 }
1231
1232 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1233                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1234                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1235 {
1236         static struct vmap_area *va;
1237         struct vm_struct *area;
1238
1239         BUG_ON(in_interrupt());
1240         if (flags & VM_IOREMAP) {
1241                 int bit = fls(size);
1242
1243                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1244                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1245                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1246                         bit = PAGE_SHIFT;
1247
1248                 align = 1ul << bit;
1249         }
1250
1251         size = PAGE_ALIGN(size);
1252         if (unlikely(!size))
1253                 return NULL;
1254
1255         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1256         if (unlikely(!area))
1257                 return NULL;
1258
1259         /*
1260          * We always allocate a guard page.
1261          */
1262         size += PAGE_SIZE;
1263
1264         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1265         if (IS_ERR(va)) {
1266                 kfree(area);
1267                 return NULL;
1268         }
1269
1270         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1271         return area;
1272 }
1273
1274 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1275                                 unsigned long start, unsigned long end)
1276 {
1277         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1278                                                 __builtin_return_address(0));
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1281
1282 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1283                                        unsigned long start, unsigned long end,
1284                                        void *caller)
1285 {
1286         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1287                                   caller);
1288 }
1289
1290 /**
1291  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1292  *      @size:          size of the area
1293  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1294  *
1295  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1296  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1297  *      on success or %NULL on failure.
1298  */
1299 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1300 {
1301         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1302                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1303 }
1304
1305 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1306                                 void *caller)
1307 {
1308         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1309                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1310 }
1311
1312 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1313                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1314 {
1315         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1316                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1317 }
1318
1319 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1320 {
1321         struct vmap_area *va;
1322
1323         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1324         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1325                 return va->private;
1326
1327         return NULL;
1328 }
1329
1330 /**
1331  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1332  *      @addr:          base address
1333  *
1334  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1335  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1336  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1337  */
1338 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1339 {
1340         struct vmap_area *va;
1341
1342         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1343         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1344                 struct vm_struct *vm = va->private;
1345                 struct vm_struct *tmp, **p;
1346                 /*
1347                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1348                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1349                  * vmap.)
1350                  */
1351                 write_lock(&vmlist_lock);
1352                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1353                         ;
1354                 *p = tmp->next;
1355                 write_unlock(&vmlist_lock);
1356
1357                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1358                 free_unmap_vmap_area(va);
1359                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1360
1361                 return vm;
1362         }
1363         return NULL;
1364 }
1365
1366 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1367 {
1368         struct vm_struct *area;
1369
1370         if (!addr)
1371                 return;
1372
1373         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1374                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1375                 return;
1376         }
1377
1378         area = remove_vm_area(addr);
1379         if (unlikely(!area)) {
1380                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1381                                 addr);
1382                 return;
1383         }
1384
1385         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1386         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1387
1388         if (deallocate_pages) {
1389                 int i;
1390
1391                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1392                         struct page *page = area->pages[i];
1393
1394                         BUG_ON(!page);
1395                         __free_page(page);
1396                 }
1397
1398                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1399                         vfree(area->pages);
1400                 else
1401                         kfree(area->pages);
1402         }
1403
1404         kfree(area);
1405         return;
1406 }
1407
1408 /**
1409  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1410  *      @addr:          memory base address
1411  *
1412  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1413  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1414  *      NULL, no operation is performed.
1415  *
1416  *      Must not be called in interrupt context.
1417  */
1418 void vfree(const void *addr)
1419 {
1420         BUG_ON(in_interrupt());
1421
1422         kmemleak_free(addr);
1423
1424         __vunmap(addr, 1);
1425 }
1426 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1427
1428 /**
1429  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1430  *      @addr:          memory base address
1431  *
1432  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1433  *      which was created from the page array passed to vmap().
1434  *
1435  *      Must not be called in interrupt context.
1436  */
1437 void vunmap(const void *addr)
1438 {
1439         BUG_ON(in_interrupt());
1440         might_sleep();
1441         __vunmap(addr, 0);
1442 }
1443 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1444
1445 /**
1446  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1447  *      @pages:         array of page pointers
1448  *      @count:         number of pages to map
1449  *      @flags:         vm_area->flags
1450  *      @prot:          page protection for the mapping
1451  *
1452  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1453  *      space.
1454  */
1455 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1456                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1457 {
1458         struct vm_struct *area;
1459
1460         might_sleep();
1461
1462         if (count > totalram_pages)
1463                 return NULL;
1464
1465         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1466                                         __builtin_return_address(0));
1467         if (!area)
1468                 return NULL;
1469
1470         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1471                 vunmap(area->addr);
1472                 return NULL;
1473         }
1474
1475         return area->addr;
1476 }
1477 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1478
1479 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1480                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1481                             int node, void *caller);
1482 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1483                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1484 {
1485         struct page **pages;
1486         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1487         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1488
1489         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1490         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1491
1492         area->nr_pages = nr_pages;
1493         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1494         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1495                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1496                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1497                 area->flags |= VM_VPAGES;
1498         } else {
1499                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1500         }
1501         area->pages = pages;
1502         area->caller = caller;
1503         if (!area->pages) {
1504                 remove_vm_area(area->addr);
1505                 kfree(area);
1506                 return NULL;
1507         }
1508
1509         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1510                 struct page *page;
1511
1512                 if (node < 0)
1513                         page = alloc_page(gfp_mask);
1514                 else
1515                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1516
1517                 if (unlikely(!page)) {
1518                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1519                         area->nr_pages = i;
1520                         goto fail;
1521                 }
1522                 area->pages[i] = page;
1523         }
1524
1525         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1526                 goto fail;
1527         return area->addr;
1528
1529 fail:
1530         vfree(area->addr);
1531         return NULL;
1532 }
1533
1534 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1535 {
1536         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1537                                          __builtin_return_address(0));
1538
1539         /*
1540          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1541          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1542          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1543          */
1544         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1545
1546         return addr;
1547 }
1548
1549 /**
1550  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1551  *      @size:          allocation size
1552  *      @align:         desired alignment
1553  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1554  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1555  *      @node:          node to use for allocation or -1
1556  *      @caller:        caller's return address
1557  *
1558  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1559  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1560  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1561  */
1562 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1563                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1564                             int node, void *caller)
1565 {
1566         struct vm_struct *area;
1567         void *addr;
1568         unsigned long real_size = size;
1569
1570         size = PAGE_ALIGN(size);
1571         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1572                 return NULL;
1573
1574         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1575                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1576
1577         if (!area)
1578                 return NULL;
1579
1580         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1581
1582         /*
1583          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1584          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1585          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1586          */
1587         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1588
1589         return addr;
1590 }
1591
1592 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1593 {
1594         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1595                                 __builtin_return_address(0));
1596 }
1597 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1598
1599 /**
1600  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1601  *      @size:          allocation size
1602  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1603  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1604  *
1605  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1606  *      use __vmalloc() instead.
1607  */
1608 void *vmalloc(unsigned long size)
1609 {
1610         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1611                                         -1, __builtin_return_address(0));
1612 }
1613 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1614
1615 /**
1616  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1617  * @size: allocation size
1618  *
1619  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1620  * without leaking data.
1621  */
1622 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1623 {
1624         struct vm_struct *area;
1625         void *ret;
1626
1627         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1628                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1629                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1630         if (ret) {
1631                 area = find_vm_area(ret);
1632                 area->flags |= VM_USERMAP;
1633         }
1634         return ret;
1635 }
1636 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1637
1638 /**
1639  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1640  *      @size:          allocation size
1641  *      @node:          numa node
1642  *
1643  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1644  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1645  *
1646  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1647  *      use __vmalloc() instead.
1648  */
1649 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1650 {
1651         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1652                                         node, __builtin_return_address(0));
1653 }
1654 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1655
1656 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1657 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1658 #endif
1659
1660 /**
1661  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1662  *      @size:          allocation size
1663  *
1664  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1665  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1666  *      executable kernel virtual space.
1667  *
1668  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1669  *      use __vmalloc() instead.
1670  */
1671
1672 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1673 {
1674         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1675                               -1, __builtin_return_address(0));
1676 }
1677
1678 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1679 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1680 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1681 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1682 #else
1683 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1684 #endif
1685
1686 /**
1687  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1688  *      @size:          allocation size
1689  *
1690  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1691  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1692  */
1693 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1694 {
1695         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1696                               -1, __builtin_return_address(0));
1697 }
1698 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1699
1700 /**
1701  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1702  *      @size:          allocation size
1703  *
1704  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1705  * mapped to userspace without leaking data.
1706  */
1707 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1708 {
1709         struct vm_struct *area;
1710         void *ret;
1711
1712         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1713                              -1, __builtin_return_address(0));
1714         if (ret) {
1715                 area = find_vm_area(ret);
1716                 area->flags |= VM_USERMAP;
1717         }
1718         return ret;
1719 }
1720 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1721
1722 /*
1723  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1724  * If the page is not present, fill zero.
1725  */
1726
1727 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1728 {
1729         struct page *p;
1730         int copied = 0;
1731
1732         while (count) {
1733                 unsigned long offset, length;
1734
1735                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1736                 length = PAGE_SIZE - offset;
1737                 if (length > count)
1738                         length = count;
1739                 p = vmalloc_to_page(addr);
1740                 /*
1741                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1742                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1743                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1744                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1745                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1746                  */
1747                 if (p) {
1748                         /*
1749                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1750                          * function description)
1751                          */
1752                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1753                         memcpy(buf, map + offset, length);
1754                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1755                 } else
1756                         memset(buf, 0, length);
1757
1758                 addr += length;
1759                 buf += length;
1760                 copied += length;
1761                 count -= length;
1762         }
1763         return copied;
1764 }
1765
1766 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1767 {
1768         struct page *p;
1769         int copied = 0;
1770
1771         while (count) {
1772                 unsigned long offset, length;
1773
1774                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1775                 length = PAGE_SIZE - offset;
1776                 if (length > count)
1777                         length = count;
1778                 p = vmalloc_to_page(addr);
1779                 /*
1780                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1781                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1782                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1783                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1784                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1785                  */
1786                 if (p) {
1787                         /*
1788                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1789                          * function description)
1790                          */
1791                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1792                         memcpy(map + offset, buf, length);
1793                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1794                 }
1795                 addr += length;
1796                 buf += length;
1797                 copied += length;
1798                 count -= length;
1799         }
1800         return copied;
1801 }
1802
1803 /**
1804  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1805  *      @buf:           buffer for reading data
1806  *      @addr:          vm address.
1807  *      @count:         number of bytes to be read.
1808  *
1809  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1810  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1811  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1812  *
1813  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1814  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1815  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1816  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1817  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1818  *
1819  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1820  *      vm_struct area, returns 0.
1821  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1822  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1823  *
1824  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1825  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1826  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1827  *      any informaion, as /dev/kmem.
1828  *
1829  */
1830
1831 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1832 {
1833         struct vm_struct *tmp;
1834         char *vaddr, *buf_start = buf;
1835         unsigned long buflen = count;
1836         unsigned long n;
1837
1838         /* Don't allow overflow */
1839         if ((unsigned long) addr + count < count)
1840                 count = -(unsigned long) addr;
1841
1842         read_lock(&vmlist_lock);
1843         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1844                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1845                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1846                         continue;
1847                 while (addr < vaddr) {
1848                         if (count == 0)
1849                                 goto finished;
1850                         *buf = '\0';
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_vread(buf, addr, n);
1860                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1861                         memset(buf, 0, n);
1862                 buf += n;
1863                 addr += n;
1864                 count -= n;
1865         }
1866 finished:
1867         read_unlock(&vmlist_lock);
1868
1869         if (buf == buf_start)
1870                 return 0;
1871         /* zero-fill memory holes */
1872         if (buf != buf_start + buflen)
1873                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1874
1875         return buflen;
1876 }
1877
1878 /**
1879  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1880  *      @buf:           buffer for source data
1881  *      @addr:          vm address.
1882  *      @count:         number of bytes to be read.
1883  *
1884  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1885  *      (same number to @count).
1886  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1887  *      vmalloc area, returns 0.
1888  *
1889  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1890  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1891  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1892  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1893  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1894  *
1895  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1896  *      vm_struct area, returns 0.
1897  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1898  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1899  *
1900  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1901  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1902  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1903  *      any informaion, as /dev/kmem.
1904  *
1905  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1906  */
1907
1908 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1909 {
1910         struct vm_struct *tmp;
1911         char *vaddr;
1912         unsigned long n, buflen;
1913         int copied = 0;
1914
1915         /* Don't allow overflow */
1916         if ((unsigned long) addr + count < count)
1917                 count = -(unsigned long) addr;
1918         buflen = count;
1919
1920         read_lock(&vmlist_lock);
1921         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1922                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1923                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1924                         continue;
1925                 while (addr < vaddr) {
1926                         if (count == 0)
1927                                 goto finished;
1928                         buf++;
1929                         addr++;
1930                         count--;
1931                 }
1932                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1933                 if (n > count)
1934                         n = count;
1935                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1936                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1937                         copied++;
1938                 }
1939                 buf += n;
1940                 addr += n;
1941                 count -= n;
1942         }
1943 finished:
1944         read_unlock(&vmlist_lock);
1945         if (!copied)
1946                 return 0;
1947         return buflen;
1948 }
1949
1950 /**
1951  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1952  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1953  *      @addr:          vmalloc memory
1954  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1955  *
1956  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1957  *
1958  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1959  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1960  *      that criteria isn't met.
1961  *
1962  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1963  */
1964 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1965                                                 unsigned long pgoff)
1966 {
1967         struct vm_struct *area;
1968         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1969         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1970
1971         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1972                 return -EINVAL;
1973
1974         area = find_vm_area(addr);
1975         if (!area)
1976                 return -EINVAL;
1977
1978         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1979                 return -EINVAL;
1980
1981         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1982                 return -EINVAL;
1983
1984         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1985         do {
1986                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1987                 int ret;
1988
1989                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1990                 if (ret)
1991                         return ret;
1992
1993                 uaddr += PAGE_SIZE;
1994                 addr += PAGE_SIZE;
1995                 usize -= PAGE_SIZE;
1996         } while (usize > 0);
1997
1998         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1999         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
2000
2001         return 0;
2002 }
2003 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2004
2005 /*
2006  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2007  * have one.
2008  */
2009 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
2010 {
2011 }
2012
2013
2014 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2015 {
2016         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2017         return 0;
2018 }
2019
2020 /**
2021  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2022  *      @size:          size of the area
2023  *
2024  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2025  *
2026  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2027  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2028  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2029  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2030  *      processes.
2031  */
2032 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2033 {
2034         struct vm_struct *area;
2035
2036         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2037                                 __builtin_return_address(0));
2038         if (area == NULL)
2039                 return NULL;
2040
2041         /*
2042          * This ensures that page tables are constructed for this region
2043          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2044          */
2045         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2046                                 area->size, f, NULL)) {
2047                 free_vm_area(area);
2048                 return NULL;
2049         }
2050
2051         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2052            mappings */
2053         vmalloc_sync_all();
2054
2055         return area;
2056 }
2057 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2058
2059 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2060 {
2061         struct vm_struct *ret;
2062         ret = remove_vm_area(area->addr);
2063         BUG_ON(ret != area);
2064         kfree(area);
2065 }
2066 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2067
2068 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2069 {
2070         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2071 }
2072
2073 /**
2074  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2075  * @end: target address
2076  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2077  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2078  *
2079  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2080  *          %false if no vmap_area exists
2081  *
2082  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2083  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2084  */
2085 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2086                                struct vmap_area **pnext,
2087                                struct vmap_area **pprev)
2088 {
2089         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2090         struct vmap_area *va = NULL;
2091
2092         while (n) {
2093                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2094                 if (end < va->va_end)
2095                         n = n->rb_left;
2096                 else if (end > va->va_end)
2097                         n = n->rb_right;
2098                 else
2099                         break;
2100         }
2101
2102         if (!va)
2103                 return false;
2104
2105         if (va->va_end > end) {
2106                 *pnext = va;
2107                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2108         } else {
2109                 *pprev = va;
2110                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2111         }
2112         return true;
2113 }
2114
2115 /**
2116  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2117  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2118  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2119  * @align: alignment
2120  *
2121  * Returns: determined end address
2122  *
2123  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2124  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2125  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2126  *
2127  * Please note that the address returned by this function may fall
2128  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2129  * that.
2130  */
2131 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2132                                        struct vmap_area **pprev,
2133                                        unsigned long align)
2134 {
2135         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2136         unsigned long addr;
2137
2138         if (*pnext)
2139                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2140         else
2141                 addr = vmalloc_end;
2142
2143         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2144                 *pnext = *pprev;
2145                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2146         }
2147
2148         return addr;
2149 }
2150
2151 /**
2152  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2153  * @offsets: array containing offset of each area
2154  * @sizes: array containing size of each area
2155  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2156  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2157  * @gfp_mask: allocation mask
2158  *
2159  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2160  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2161  *
2162  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2163  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2164  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2165  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2166  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2167  * are allocated from top.
2168  *
2169  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2170  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2171  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2172  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2173  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2174  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2175  */
2176 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2177                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2178                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2179 {
2180         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2181         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2182         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2183         struct vm_struct **vms;
2184         int area, area2, last_area, term_area;
2185         unsigned long base, start, end, last_end;
2186         bool purged = false;
2187
2188         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2189
2190         /* verify parameters and allocate data structures */
2191         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2192         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2193                 start = offsets[area];
2194                 end = start + sizes[area];
2195
2196                 /* is everything aligned properly? */
2197                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2198                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2199
2200                 /* detect the area with the highest address */
2201                 if (start > offsets[last_area])
2202                         last_area = area;
2203
2204                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2205                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2206                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2207
2208                         if (area2 == area)
2209                                 continue;
2210
2211                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2212                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2213                 }
2214         }
2215         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2216
2217         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2218                 WARN_ON(true);
2219                 return NULL;
2220         }
2221
2222         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2223         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2224         if (!vas || !vms)
2225                 goto err_free;
2226
2227         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2228                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2229                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2230                 if (!vas[area] || !vms[area])
2231                         goto err_free;
2232         }
2233 retry:
2234         spin_lock(&vmap_area_lock);
2235
2236         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2237         area = term_area = last_area;
2238         start = offsets[area];
2239         end = start + sizes[area];
2240
2241         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2242                 base = vmalloc_end - last_end;
2243                 goto found;
2244         }
2245         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2246
2247         while (true) {
2248                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2249                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2250
2251                 /*
2252                  * base might have underflowed, add last_end before
2253                  * comparing.
2254                  */
2255                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2256                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2257                         if (!purged) {
2258                                 purge_vmap_area_lazy();
2259                                 purged = true;
2260                                 goto retry;
2261                         }
2262                         goto err_free;
2263                 }
2264
2265                 /*
2266                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2267                  * right below next and then recheck.
2268                  */
2269                 if (next && next->va_start < base + end) {
2270                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2271                         term_area = area;
2272                         continue;
2273                 }
2274
2275                 /*
2276                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2277                  * base so that it's right below new next and then
2278                  * recheck.
2279                  */
2280                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2281                         next = prev;
2282                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2283                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2284                         term_area = area;
2285                         continue;
2286                 }
2287
2288                 /*
2289                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2290                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2291                  */
2292                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2293                 if (area == term_area)
2294                         break;
2295                 start = offsets[area];
2296                 end = start + sizes[area];
2297                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2298         }
2299 found:
2300         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2301         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2302                 struct vmap_area *va = vas[area];
2303
2304                 va->va_start = base + offsets[area];
2305                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2306                 __insert_vmap_area(va);
2307         }
2308
2309         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2310
2311         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2312
2313         /* insert all vm's */
2314         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2315                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2316                                   pcpu_get_vm_areas);
2317
2318         kfree(vas);
2319         return vms;
2320
2321 err_free:
2322         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2323                 if (vas)
2324                         kfree(vas[area]);
2325                 if (vms)
2326                         kfree(vms[area]);
2327         }
2328         kfree(vas);
2329         kfree(vms);
2330         return NULL;
2331 }
2332
2333 /**
2334  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2335  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2336  * @nr_vms: the number of allocated areas
2337  *
2338  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2339  */
2340 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2341 {
2342         int i;
2343
2344         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2345                 free_vm_area(vms[i]);
2346         kfree(vms);
2347 }
2348
2349 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2350 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2351 {
2352         loff_t n = *pos;
2353         struct vm_struct *v;
2354
2355         read_lock(&vmlist_lock);
2356         v = vmlist;
2357         while (n > 0 && v) {
2358                 n--;
2359                 v = v->next;
2360         }
2361         if (!n)
2362                 return v;
2363
2364         return NULL;
2365
2366 }
2367
2368 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2369 {
2370         struct vm_struct *v = p;
2371
2372         ++*pos;
2373         return v->next;
2374 }
2375
2376 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2377 {
2378         read_unlock(&vmlist_lock);
2379 }
2380
2381 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2382 {
2383         if (NUMA_BUILD) {
2384                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2385
2386                 if (!counters)
2387                         return;
2388
2389                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2390
2391                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2392                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2393
2394                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2395                         if (counters[nr])
2396                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2397         }
2398 }
2399
2400 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2401 {
2402         struct vm_struct *v = p;
2403
2404         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2405                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2406
2407         if (v->caller) {
2408                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2409
2410                 seq_putc(m, ' ');
2411                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2412                 seq_puts(m, buff);
2413         }
2414
2415         if (v->nr_pages)
2416                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2417
2418         if (v->phys_addr)
2419                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2420
2421         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2422                 seq_printf(m, " ioremap");
2423
2424         if (v->flags & VM_ALLOC)
2425                 seq_printf(m, " vmalloc");
2426
2427         if (v->flags & VM_MAP)
2428                 seq_printf(m, " vmap");
2429
2430         if (v->flags & VM_USERMAP)
2431                 seq_printf(m, " user");
2432
2433         if (v->flags & VM_VPAGES)
2434                 seq_printf(m, " vpages");
2435
2436         show_numa_info(m, v);
2437         seq_putc(m, '\n');
2438         return 0;
2439 }
2440
2441 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2442         .start = s_start,
2443         .next = s_next,
2444         .stop = s_stop,
2445         .show = s_show,
2446 };
2447
2448 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2449 {
2450         unsigned int *ptr = NULL;
2451         int ret;
2452
2453         if (NUMA_BUILD) {
2454                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2455                 if (ptr == NULL)
2456                         return -ENOMEM;
2457         }
2458         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2459         if (!ret) {
2460                 struct seq_file *m = file->private_data;
2461                 m->private = ptr;
2462         } else
2463                 kfree(ptr);
2464         return ret;
2465 }
2466
2467 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2468         .open           = vmalloc_open,
2469         .read           = seq_read,
2470         .llseek         = seq_lseek,
2471         .release        = seq_release_private,
2472 };
2473
2474 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2475 {
2476         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2477         return 0;
2478 }
2479 module_init(proc_vmalloc_init);
2480 #endif
2481