Merge branch 'akpm' (patches from Andrew)
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) "PM: " fmt
14
15 #include <linux/version.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/suspend.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/bitops.h>
21 #include <linux/spinlock.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/pm.h>
24 #include <linux/device.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/nmi.h>
28 #include <linux/syscalls.h>
29 #include <linux/console.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/list.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/ktime.h>
35 #include <linux/set_memory.h>
36
37 #include <linux/uaccess.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/io.h>
42
43 #include "power.h"
44
45 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
46 static bool hibernate_restore_protection;
47 static bool hibernate_restore_protection_active;
48
49 void enable_restore_image_protection(void)
50 {
51         hibernate_restore_protection = true;
52 }
53
54 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
55 {
56         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
57 }
58
59 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
60 {
61         hibernate_restore_protection_active = false;
62 }
63
64 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
65 {
66         if (hibernate_restore_protection_active)
67                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
68 }
69
70 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
71 {
72         if (hibernate_restore_protection_active)
73                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
74 }
75 #else
76 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
77 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
78 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
79 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
80 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
81
82 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
83 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
84 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
85
86 /*
87  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
88  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
89  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
90  */
91 unsigned long reserved_size;
92
93 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
94 {
95         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
96 }
97
98 /*
99  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
100  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
101  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
102  * try to create the smallest image possible.
103  */
104 unsigned long image_size;
105
106 void __init hibernate_image_size_init(void)
107 {
108         image_size = ((totalram_pages() * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
109 }
110
111 /*
112  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
113  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
114  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
115  * directly to their "original" page frames.
116  */
117 struct pbe *restore_pblist;
118
119 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
120
121 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
122
123 struct linked_page {
124         struct linked_page *next;
125         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
126 } __packed;
127
128 /*
129  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
130  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
131  * memory contents.
132  */
133 static struct linked_page *safe_pages_list;
134
135 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
136 static void *buffer;
137
138 #define PG_ANY          0
139 #define PG_SAFE         1
140 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
141 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
142
143 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
144
145 /**
146  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
147  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
148  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
149  *
150  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
151  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
152  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
153  * using allocated_unsafe_pages.
154  *
155  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
156  * swsusp_free() can release it.
157  */
158 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
159 {
160         void *res;
161
162         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
163         if (safe_needed)
164                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
165                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
166                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
167                         allocated_unsafe_pages++;
168                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
169                 }
170         if (res) {
171                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
172                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
173         }
174         return res;
175 }
176
177 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
178 {
179         if (safe_pages_list) {
180                 void *ret = safe_pages_list;
181
182                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
183                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
184                 return ret;
185         }
186         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
187 }
188
189 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
190 {
191         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
192 }
193
194 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
195 {
196         struct page *page;
197
198         page = alloc_page(gfp_mask);
199         if (page) {
200                 swsusp_set_page_forbidden(page);
201                 swsusp_set_page_free(page);
202         }
203         return page;
204 }
205
206 static void recycle_safe_page(void *page_address)
207 {
208         struct linked_page *lp = page_address;
209
210         lp->next = safe_pages_list;
211         safe_pages_list = lp;
212 }
213
214 /**
215  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
216  * @addr: Address of the page to free.
217  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
218  *
219  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
220  * set by it are affected).
221  */
222 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
223 {
224         struct page *page;
225
226         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
227
228         page = virt_to_page(addr);
229
230         swsusp_unset_page_forbidden(page);
231         if (clear_nosave_free)
232                 swsusp_unset_page_free(page);
233
234         __free_page(page);
235 }
236
237 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
238                                       int clear_page_nosave)
239 {
240         while (list) {
241                 struct linked_page *lp = list->next;
242
243                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
244                 list = lp;
245         }
246 }
247
248 /*
249  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
250  * a linked list of pages called 'the chain'.
251  *
252  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
253  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
254  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
255  * chain.
256  *
257  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
258  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
259  */
260 struct chain_allocator {
261         struct linked_page *chain;      /* the chain */
262         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
263                                            of the current page */
264         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
265         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
266 };
267
268 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
269                        int safe_needed)
270 {
271         ca->chain = NULL;
272         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
273         ca->gfp_mask = gfp_mask;
274         ca->safe_needed = safe_needed;
275 }
276
277 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
278 {
279         void *ret;
280
281         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
282                 struct linked_page *lp;
283
284                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
285                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
286                 if (!lp)
287                         return NULL;
288
289                 lp->next = ca->chain;
290                 ca->chain = lp;
291                 ca->used_space = 0;
292         }
293         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
294         ca->used_space += size;
295         return ret;
296 }
297
298 /**
299  * Data types related to memory bitmaps.
300  *
301  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
302  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
303  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
304  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
305  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
306  *
307  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
308  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
309  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
310  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
311  *
312  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
313  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
314  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
315  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
316  *
317  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
318  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
319  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
320  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
321  *
322  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
323  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
324  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
325  * the represented memory area.
326  *
327  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
328  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
329  * from create_mem_extents).
330  *
331  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
332  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
333  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
334  * access of the memory bitmap.
335  *
336  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
337  */
338
339 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
340
341 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
342 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
343 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
344
345 /*
346  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
347  * of the rtree together for easy linear iteration over
348  * bits and easy freeing
349  */
350 struct rtree_node {
351         struct list_head list;
352         unsigned long *data;
353 };
354
355 /*
356  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
357  * populated memory zone.
358  */
359 struct mem_zone_bm_rtree {
360         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
361         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
362         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
363         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
364         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
365         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
366         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
367         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
368 };
369
370 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
371
372 struct bm_position {
373         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
374         struct rtree_node *node;
375         unsigned long node_pfn;
376         int node_bit;
377 };
378
379 struct memory_bitmap {
380         struct list_head zones;
381         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
382                                            bitmap objects and bitmap block
383                                            objects */
384         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
385 };
386
387 /* Functions that operate on memory bitmaps */
388
389 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
390 #if BITS_PER_LONG == 32
391 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
392 #else
393 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
394 #endif
395 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
396
397 /**
398  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
399  *
400  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
401  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
402  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
403  */
404 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
405                                            struct chain_allocator *ca,
406                                            struct list_head *list)
407 {
408         struct rtree_node *node;
409
410         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
411         if (!node)
412                 return NULL;
413
414         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
415         if (!node->data)
416                 return NULL;
417
418         list_add_tail(&node->list, list);
419
420         return node;
421 }
422
423 /**
424  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
425  *
426  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
427  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
428  * counter.
429  */
430 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
431                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
432 {
433         struct rtree_node *node, *block, **dst;
434         unsigned int levels_needed, block_nr;
435         int i;
436
437         block_nr = zone->blocks;
438         levels_needed = 0;
439
440         /* How many levels do we need for this block nr? */
441         while (block_nr) {
442                 levels_needed += 1;
443                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
444         }
445
446         /* Make sure the rtree has enough levels */
447         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
448                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
449                                         &zone->nodes);
450                 if (!node)
451                         return -ENOMEM;
452
453                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
454                 zone->rtree = node;
455                 zone->levels += 1;
456         }
457
458         /* Allocate new block */
459         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
460         if (!block)
461                 return -ENOMEM;
462
463         /* Now walk the rtree to insert the block */
464         node = zone->rtree;
465         dst = &zone->rtree;
466         block_nr = zone->blocks;
467         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
468                 int index;
469
470                 if (!node) {
471                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
472                                                 &zone->nodes);
473                         if (!node)
474                                 return -ENOMEM;
475                         *dst = node;
476                 }
477
478                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
479                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
480                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
481                 node = *dst;
482         }
483
484         zone->blocks += 1;
485         *dst = block;
486
487         return 0;
488 }
489
490 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
491                                int clear_nosave_free);
492
493 /**
494  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
495  *
496  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
497  * This function also allocated and builds the radix tree for the
498  * zone.
499  */
500 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
501                                                       int safe_needed,
502                                                       struct chain_allocator *ca,
503                                                       unsigned long start,
504                                                       unsigned long end)
505 {
506         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
507         unsigned int i, nr_blocks;
508         unsigned long pages;
509
510         pages = end - start;
511         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
512         if (!zone)
513                 return NULL;
514
515         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
516         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
517         zone->start_pfn = start;
518         zone->end_pfn = end;
519         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
520
521         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
522                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
523                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
524                         return NULL;
525                 }
526         }
527
528         return zone;
529 }
530
531 /**
532  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
533  *
534  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
535  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
536  * structs.
537  */
538 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
539                                int clear_nosave_free)
540 {
541         struct rtree_node *node;
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545
546         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
547                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
548 }
549
550 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
551 {
552         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
553                                   list);
554         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
555                                   struct rtree_node, list);
556         bm->cur.node_pfn = 0;
557         bm->cur.node_bit = 0;
558 }
559
560 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
561
562 struct mem_extent {
563         struct list_head hook;
564         unsigned long start;
565         unsigned long end;
566 };
567
568 /**
569  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
570  * @list: List of extents to free.
571  */
572 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
573 {
574         struct mem_extent *ext, *aux;
575
576         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
577                 list_del(&ext->hook);
578                 kfree(ext);
579         }
580 }
581
582 /**
583  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
584  * @list: List to put the extents into.
585  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
586  *
587  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
588  */
589 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
590 {
591         struct zone *zone;
592
593         INIT_LIST_HEAD(list);
594
595         for_each_populated_zone(zone) {
596                 unsigned long zone_start, zone_end;
597                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
598
599                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
600                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
601
602                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
603                         if (zone_start <= ext->end)
604                                 break;
605
606                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
607                         /* New extent is necessary */
608                         struct mem_extent *new_ext;
609
610                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
611                         if (!new_ext) {
612                                 free_mem_extents(list);
613                                 return -ENOMEM;
614                         }
615                         new_ext->start = zone_start;
616                         new_ext->end = zone_end;
617                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
618                         continue;
619                 }
620
621                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
622                 if (zone_start < ext->start)
623                         ext->start = zone_start;
624                 if (zone_end > ext->end)
625                         ext->end = zone_end;
626
627                 /* More merging may be possible */
628                 cur = ext;
629                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
630                         if (zone_end < cur->start)
631                                 break;
632                         if (zone_end < cur->end)
633                                 ext->end = cur->end;
634                         list_del(&cur->hook);
635                         kfree(cur);
636                 }
637         }
638
639         return 0;
640 }
641
642 /**
643  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
644  */
645 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
646                             int safe_needed)
647 {
648         struct chain_allocator ca;
649         struct list_head mem_extents;
650         struct mem_extent *ext;
651         int error;
652
653         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
654         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
655
656         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
657         if (error)
658                 return error;
659
660         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
661                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
662
663                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
664                                             ext->start, ext->end);
665                 if (!zone) {
666                         error = -ENOMEM;
667                         goto Error;
668                 }
669                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
670         }
671
672         bm->p_list = ca.chain;
673         memory_bm_position_reset(bm);
674  Exit:
675         free_mem_extents(&mem_extents);
676         return error;
677
678  Error:
679         bm->p_list = ca.chain;
680         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
681         goto Exit;
682 }
683
684 /**
685  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
686  * @bm: Memory bitmap.
687  */
688 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
689 {
690         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
691
692         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
693                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
694
695         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
696
697         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
698 }
699
700 /**
701  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
702  *
703  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
704  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
705  *
706  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
707  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
708  */
709 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
710                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
711 {
712         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
713         struct rtree_node *node;
714         int i, block_nr;
715
716         zone = bm->cur.zone;
717
718         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
719                 goto zone_found;
720
721         zone = NULL;
722
723         /* Find the right zone */
724         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
725                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
726                         zone = curr;
727                         break;
728                 }
729         }
730
731         if (!zone)
732                 return -EFAULT;
733
734 zone_found:
735         /*
736          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
737          * for our PFN.
738          */
739         node = bm->cur.node;
740         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
741                 goto node_found;
742
743         node      = zone->rtree;
744         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
745
746         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
747                 int index;
748
749                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
750                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
751                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
752                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
753         }
754
755 node_found:
756         /* Update last position */
757         bm->cur.zone = zone;
758         bm->cur.node = node;
759         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
760
761         /* Set return values */
762         *addr = node->data;
763         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
764
765         return 0;
766 }
767
768 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
769 {
770         void *addr;
771         unsigned int bit;
772         int error;
773
774         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
775         BUG_ON(error);
776         set_bit(bit, addr);
777 }
778
779 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
780 {
781         void *addr;
782         unsigned int bit;
783         int error;
784
785         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
786         if (!error)
787                 set_bit(bit, addr);
788
789         return error;
790 }
791
792 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
793 {
794         void *addr;
795         unsigned int bit;
796         int error;
797
798         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
799         BUG_ON(error);
800         clear_bit(bit, addr);
801 }
802
803 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
804 {
805         int bit;
806
807         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
808         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
809 }
810
811 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
812 {
813         void *addr;
814         unsigned int bit;
815         int error;
816
817         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
818         BUG_ON(error);
819         return test_bit(bit, addr);
820 }
821
822 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
823 {
824         void *addr;
825         unsigned int bit;
826
827         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
828 }
829
830 /*
831  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
832  *
833  * Set the position to the beginning of the next node in the
834  * memory bitmap. This is either the next node in the current
835  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
836  * next zone.
837  *
838  * Return true if there is a next node, false otherwise.
839  */
840 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
841 {
842         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
843                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
844                                           struct rtree_node, list);
845                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
846                 bm->cur.node_bit  = 0;
847                 touch_softlockup_watchdog();
848                 return true;
849         }
850
851         /* No more nodes, goto next zone */
852         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
853                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
854                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
855                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
856                                           struct rtree_node, list);
857                 bm->cur.node_pfn = 0;
858                 bm->cur.node_bit = 0;
859                 return true;
860         }
861
862         /* No more zones */
863         return false;
864 }
865
866 /**
867  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
868  * @bm: Memory bitmap.
869  *
870  * Starting from the last returned position this function searches for the next
871  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
872  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
873  *
874  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
875  * this function for the given memory bitmap.
876  */
877 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
878 {
879         unsigned long bits, pfn, pages;
880         int bit;
881
882         do {
883                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
884                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
885                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
886                                           bm->cur.node_bit);
887                 if (bit < bits) {
888                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
889                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
890                         return pfn;
891                 }
892         } while (rtree_next_node(bm));
893
894         return BM_END_OF_MAP;
895 }
896
897 /*
898  * This structure represents a range of page frames the contents of which
899  * should not be saved during hibernation.
900  */
901 struct nosave_region {
902         struct list_head list;
903         unsigned long start_pfn;
904         unsigned long end_pfn;
905 };
906
907 static LIST_HEAD(nosave_regions);
908
909 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
910 {
911         struct rtree_node *node;
912
913         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
914                 recycle_safe_page(node->data);
915
916         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
917                 recycle_safe_page(node->data);
918 }
919
920 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
921 {
922         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
923         struct linked_page *p_list;
924
925         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
926                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
927
928         p_list = bm->p_list;
929         while (p_list) {
930                 struct linked_page *lp = p_list;
931
932                 p_list = lp->next;
933                 recycle_safe_page(lp);
934         }
935 }
936
937 /**
938  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
939  *
940  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
941  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
942  */
943 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
944                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
945 {
946         struct nosave_region *region;
947
948         if (start_pfn >= end_pfn)
949                 return;
950
951         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
952                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
953                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
954                                         struct nosave_region, list);
955                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
956                         region->end_pfn = end_pfn;
957                         goto Report;
958                 }
959         }
960         if (use_kmalloc) {
961                 /* During init, this shouldn't fail */
962                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
963                 BUG_ON(!region);
964         } else {
965                 /* This allocation cannot fail */
966                 region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
967                                         SMP_CACHE_BYTES);
968         }
969         region->start_pfn = start_pfn;
970         region->end_pfn = end_pfn;
971         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
972  Report:
973         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
974                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
975                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
976 }
977
978 /*
979  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
980  * should not be saved during the suspend.
981  */
982 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
983
984 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
985 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
986
987 /*
988  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
989  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
990  */
991
992 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
993 {
994         if (free_pages_map)
995                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
996 }
997
998 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
999 {
1000         return free_pages_map ?
1001                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1002 }
1003
1004 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1005 {
1006         if (free_pages_map)
1007                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1008 }
1009
1010 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1011 {
1012         if (forbidden_pages_map)
1013                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1014 }
1015
1016 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1017 {
1018         return forbidden_pages_map ?
1019                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1020 }
1021
1022 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1023 {
1024         if (forbidden_pages_map)
1025                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1026 }
1027
1028 /**
1029  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1030  * @bm: Memory bitmap.
1031  *
1032  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1033  * should not be saved.
1034  */
1035 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1036 {
1037         struct nosave_region *region;
1038
1039         if (list_empty(&nosave_regions))
1040                 return;
1041
1042         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1043                 unsigned long pfn;
1044
1045                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1046                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1047                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1048                                 - 1);
1049
1050                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1051                         if (pfn_valid(pfn)) {
1052                                 /*
1053                                  * It is safe to ignore the result of
1054                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1055                                  * touch the PFNs for which the error is
1056                                  * returned anyway.
1057                                  */
1058                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1059                         }
1060         }
1061 }
1062
1063 /**
1064  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1065  *
1066  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1067  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1068  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1069  * touched before both bitmaps are set up.
1070  */
1071 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1072 {
1073         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1074         int error = 0;
1075
1076         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1077                 return 0;
1078         else
1079                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1080
1081         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1082         if (!bm1)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1086         if (error)
1087                 goto Free_first_object;
1088
1089         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1090         if (!bm2)
1091                 goto Free_first_bitmap;
1092
1093         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1094         if (error)
1095                 goto Free_second_object;
1096
1097         forbidden_pages_map = bm1;
1098         free_pages_map = bm2;
1099         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1100
1101         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1102
1103         return 0;
1104
1105  Free_second_object:
1106         kfree(bm2);
1107  Free_first_bitmap:
1108         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1109  Free_first_object:
1110         kfree(bm1);
1111         return -ENOMEM;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1116  *
1117  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1118  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1119  * referred to while they are being freed.
1120  */
1121 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1122 {
1123         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1124
1125         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1126                 return;
1127
1128         bm1 = forbidden_pages_map;
1129         bm2 = free_pages_map;
1130         forbidden_pages_map = NULL;
1131         free_pages_map = NULL;
1132         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1133         kfree(bm1);
1134         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1135         kfree(bm2);
1136
1137         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1138 }
1139
1140 void clear_free_pages(void)
1141 {
1142 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1143         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1144         unsigned long pfn;
1145
1146         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1147                 return;
1148
1149         memory_bm_position_reset(bm);
1150         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1151         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1152                 if (pfn_valid(pfn))
1153                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1154
1155                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1156         }
1157         memory_bm_position_reset(bm);
1158         pr_info("free pages cleared after restore\n");
1159 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1160 }
1161
1162 /**
1163  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1164  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1165  *
1166  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1167  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1168  * the exact number).
1169  */
1170 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1171 {
1172         unsigned int rtree, nodes;
1173
1174         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1175         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1176                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1177         while (nodes > 1) {
1178                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1179                 rtree += nodes;
1180         }
1181
1182         return 2 * rtree;
1183 }
1184
1185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1186 /**
1187  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1188  *
1189  * The returned number is system-wide.
1190  */
1191 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1192 {
1193         struct zone *zone;
1194         unsigned int cnt = 0;
1195
1196         for_each_populated_zone(zone)
1197                 if (is_highmem(zone))
1198                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1199
1200         return cnt;
1201 }
1202
1203 /**
1204  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1205  *
1206  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1207  *
1208  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1209  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1210  */
1211 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1212 {
1213         struct page *page;
1214
1215         if (!pfn_valid(pfn))
1216                 return NULL;
1217
1218         page = pfn_to_online_page(pfn);
1219         if (!page || page_zone(page) != zone)
1220                 return NULL;
1221
1222         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1223
1224         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page))
1225                 return NULL;
1226
1227         if (PageReserved(page) || PageOffline(page))
1228                 return NULL;
1229
1230         if (page_is_guard(page))
1231                 return NULL;
1232
1233         return page;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1238  */
1239 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1240 {
1241         struct zone *zone;
1242         unsigned int n = 0;
1243
1244         for_each_populated_zone(zone) {
1245                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1246
1247                 if (!is_highmem(zone))
1248                         continue;
1249
1250                 mark_free_pages(zone);
1251                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1252                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1253                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1254                                 n++;
1255         }
1256         return n;
1257 }
1258 #else
1259 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1260 {
1261         return NULL;
1262 }
1263 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1264
1265 /**
1266  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1267  *
1268  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1269  * image.
1270  *
1271  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1272  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1273  * a free chunk of pages.
1274  */
1275 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1276 {
1277         struct page *page;
1278
1279         if (!pfn_valid(pfn))
1280                 return NULL;
1281
1282         page = pfn_to_online_page(pfn);
1283         if (!page || page_zone(page) != zone)
1284                 return NULL;
1285
1286         BUG_ON(PageHighMem(page));
1287
1288         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1289                 return NULL;
1290
1291         if (PageOffline(page))
1292                 return NULL;
1293
1294         if (PageReserved(page)
1295             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1296                 return NULL;
1297
1298         if (page_is_guard(page))
1299                 return NULL;
1300
1301         return page;
1302 }
1303
1304 /**
1305  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1306  */
1307 static unsigned int count_data_pages(void)
1308 {
1309         struct zone *zone;
1310         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1311         unsigned int n = 0;
1312
1313         for_each_populated_zone(zone) {
1314                 if (is_highmem(zone))
1315                         continue;
1316
1317                 mark_free_pages(zone);
1318                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1319                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1320                         if (saveable_page(zone, pfn))
1321                                 n++;
1322         }
1323         return n;
1324 }
1325
1326 /*
1327  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1328  * task structs.
1329  */
1330 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1331 {
1332         int n;
1333
1334         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1335                 *dst++ = *src++;
1336 }
1337
1338 /**
1339  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1340  *
1341  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1342  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1343  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1344  */
1345 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1346 {
1347         if (kernel_page_present(s_page)) {
1348                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1349         } else {
1350                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1351                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1352                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1353         }
1354 }
1355
1356 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1357 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1358 {
1359         return is_highmem(zone) ?
1360                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1361 }
1362
1363 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1364 {
1365         struct page *s_page, *d_page;
1366         void *src, *dst;
1367
1368         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1369         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1370         if (PageHighMem(s_page)) {
1371                 src = kmap_atomic(s_page);
1372                 dst = kmap_atomic(d_page);
1373                 do_copy_page(dst, src);
1374                 kunmap_atomic(dst);
1375                 kunmap_atomic(src);
1376         } else {
1377                 if (PageHighMem(d_page)) {
1378                         /*
1379                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1380                          * data modified by kmap_atomic()
1381                          */
1382                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1383                         dst = kmap_atomic(d_page);
1384                         copy_page(dst, buffer);
1385                         kunmap_atomic(dst);
1386                 } else {
1387                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1388                 }
1389         }
1390 }
1391 #else
1392 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1393
1394 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1395 {
1396         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1397                                 pfn_to_page(src_pfn));
1398 }
1399 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1400
1401 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1402                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1403 {
1404         struct zone *zone;
1405         unsigned long pfn;
1406
1407         for_each_populated_zone(zone) {
1408                 unsigned long max_zone_pfn;
1409
1410                 mark_free_pages(zone);
1411                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1412                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1413                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1414                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1415         }
1416         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1417         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1418         for(;;) {
1419                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1420                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1421                         break;
1422                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1423         }
1424 }
1425
1426 /* Total number of image pages */
1427 static unsigned int nr_copy_pages;
1428 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1429 static unsigned int nr_meta_pages;
1430 /*
1431  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1432  * before suspending devices.
1433  */
1434 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1435 /*
1436  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1437  * hibernation image pages (during restore)
1438  */
1439 static struct memory_bitmap orig_bm;
1440 /*
1441  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1442  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1443  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1444  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1445  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1446  * this purpose.
1447  */
1448 static struct memory_bitmap copy_bm;
1449
1450 /**
1451  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1452  *
1453  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1454  * released after resume.
1455  */
1456 void swsusp_free(void)
1457 {
1458         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1459
1460         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1461                 goto out;
1462
1463         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1464         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1465
1466 loop:
1467         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1468         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1469
1470         /*
1471          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1472          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1473          */
1474         do {
1475                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1476                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1477                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1478                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1479         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1480
1481         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1482                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1483
1484                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1485                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1486                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1487                 __free_page(page);
1488                 goto loop;
1489         }
1490
1491 out:
1492         nr_copy_pages = 0;
1493         nr_meta_pages = 0;
1494         restore_pblist = NULL;
1495         buffer = NULL;
1496         alloc_normal = 0;
1497         alloc_highmem = 0;
1498         hibernate_restore_protection_end();
1499 }
1500
1501 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1502
1503 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1504
1505 /**
1506  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1507  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1508  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1509  *
1510  * Return value: Number of page frames actually allocated
1511  */
1512 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1513 {
1514         unsigned long nr_alloc = 0;
1515
1516         while (nr_pages > 0) {
1517                 struct page *page;
1518
1519                 page = alloc_image_page(mask);
1520                 if (!page)
1521                         break;
1522                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1523                 if (PageHighMem(page))
1524                         alloc_highmem++;
1525                 else
1526                         alloc_normal++;
1527                 nr_pages--;
1528                 nr_alloc++;
1529         }
1530
1531         return nr_alloc;
1532 }
1533
1534 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1535                                               unsigned long avail_normal)
1536 {
1537         unsigned long alloc;
1538
1539         if (avail_normal <= alloc_normal)
1540                 return 0;
1541
1542         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1543         if (nr_pages < alloc)
1544                 alloc = nr_pages;
1545
1546         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1547 }
1548
1549 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1550 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1551 {
1552         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1553 }
1554
1555 /**
1556  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1557  */
1558 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1559 {
1560         x *= multiplier;
1561         do_div(x, base);
1562         return (unsigned long)x;
1563 }
1564
1565 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1566                                                   unsigned long highmem,
1567                                                   unsigned long total)
1568 {
1569         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1570
1571         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1572 }
1573 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1574 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1575 {
1576         return 0;
1577 }
1578
1579 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1580                                                          unsigned long highmem,
1581                                                          unsigned long total)
1582 {
1583         return 0;
1584 }
1585 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1586
1587 /**
1588  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1589  */
1590 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1591 {
1592         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1593
1594         save = count_data_pages();
1595         if (alloc_normal >= save) {
1596                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1597                 save = 0;
1598         } else {
1599                 to_free_normal = 0;
1600                 save -= alloc_normal;
1601         }
1602         save += count_highmem_pages();
1603         if (alloc_highmem >= save) {
1604                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1605         } else {
1606                 to_free_highmem = 0;
1607                 save -= alloc_highmem;
1608                 if (to_free_normal > save)
1609                         to_free_normal -= save;
1610                 else
1611                         to_free_normal = 0;
1612         }
1613         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1614
1615         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1616
1617         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1618                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1619                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1620
1621                 if (PageHighMem(page)) {
1622                         if (!to_free_highmem)
1623                                 continue;
1624                         to_free_highmem--;
1625                         alloc_highmem--;
1626                 } else {
1627                         if (!to_free_normal)
1628                                 continue;
1629                         to_free_normal--;
1630                         alloc_normal--;
1631                 }
1632                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1633                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1634                 swsusp_unset_page_free(page);
1635                 __free_page(page);
1636         }
1637
1638         return free;
1639 }
1640
1641 /**
1642  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1643  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1644  *
1645  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1646  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1647  * preallocating memory.
1648  *
1649  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1650  *
1651  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1652  *
1653  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1654  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1655  */
1656 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1657 {
1658         unsigned long size;
1659
1660         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1661                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1662                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1663                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1664                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1665
1666         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1667 }
1668
1669 /**
1670  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1671  *
1672  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1673  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1674  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1675  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1676  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1677  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1678  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1679  * total number of available page frames and allocate at least
1680  *
1681  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1682  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1683  *
1684  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1685  *
1686  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1687  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1688  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1689  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1690  */
1691 int hibernate_preallocate_memory(void)
1692 {
1693         struct zone *zone;
1694         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1695         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1696         ktime_t start, stop;
1697         int error;
1698
1699         pr_info("Preallocating image memory... ");
1700         start = ktime_get();
1701
1702         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1703         if (error)
1704                 goto err_out;
1705
1706         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1707         if (error)
1708                 goto err_out;
1709
1710         alloc_normal = 0;
1711         alloc_highmem = 0;
1712
1713         /* Count the number of saveable data pages. */
1714         save_highmem = count_highmem_pages();
1715         saveable = count_data_pages();
1716
1717         /*
1718          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1719          * number of pages needed for image metadata (size).
1720          */
1721         count = saveable;
1722         saveable += save_highmem;
1723         highmem = save_highmem;
1724         size = 0;
1725         for_each_populated_zone(zone) {
1726                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1727                 if (is_highmem(zone))
1728                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1729                 else
1730                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1731         }
1732         avail_normal = count;
1733         count += highmem;
1734         count -= totalreserve_pages;
1735
1736         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1737         size += page_key_additional_pages(saveable);
1738
1739         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1740         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1741                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1742         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1743         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1744         if (size > max_size)
1745                 size = max_size;
1746         /*
1747          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1748          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1749          * the image and we're done.
1750          */
1751         if (size >= saveable) {
1752                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1753                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1754                 goto out;
1755         }
1756
1757         /* Estimate the minimum size of the image. */
1758         pages = minimum_image_size(saveable);
1759         /*
1760          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1761          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1762          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1763          */
1764         if (avail_normal > pages)
1765                 avail_normal -= pages;
1766         else
1767                 avail_normal = 0;
1768         if (size < pages)
1769                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1770
1771         /*
1772          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1773          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1774          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1775          * test cases.
1776          */
1777         shrink_all_memory(saveable - size);
1778
1779         /*
1780          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1781          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1782          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1783          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1784          * highmem and non-highmem zones separately.
1785          */
1786         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1787         alloc = count - max_size;
1788         if (alloc > pages_highmem)
1789                 alloc -= pages_highmem;
1790         else
1791                 alloc = 0;
1792         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1793         if (pages < alloc) {
1794                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1795                 alloc -= pages;
1796                 pages += pages_highmem;
1797                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1798                 if (pages_highmem < alloc)
1799                         goto err_out;
1800                 pages += pages_highmem;
1801                 /*
1802                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1803                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1804                  */
1805                 alloc = (count - pages) - size;
1806                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1807         } else {
1808                 /*
1809                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1810                  * and we want to reduce this number down to size.
1811                  */
1812                 alloc = max_size - size;
1813                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1814                 pages_highmem += size;
1815                 alloc -= size;
1816                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1817                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1818                 pages += pages_highmem + size;
1819         }
1820
1821         /*
1822          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1823          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1824          * ones now.
1825          */
1826         pages -= free_unnecessary_pages();
1827
1828  out:
1829         stop = ktime_get();
1830         pr_cont("done (allocated %lu pages)\n", pages);
1831         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1832
1833         return 0;
1834
1835  err_out:
1836         pr_cont("\n");
1837         swsusp_free();
1838         return -ENOMEM;
1839 }
1840
1841 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1842 /**
1843  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1844  *
1845  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1846  * copies of highmem pages.
1847  */
1848 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1849 {
1850         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1851
1852         if (free_highmem >= nr_highmem)
1853                 nr_highmem = 0;
1854         else
1855                 nr_highmem -= free_highmem;
1856
1857         return nr_highmem;
1858 }
1859 #else
1860 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1861 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1862
1863 /**
1864  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1865  */
1866 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1867 {
1868         struct zone *zone;
1869         unsigned int free = alloc_normal;
1870
1871         for_each_populated_zone(zone)
1872                 if (!is_highmem(zone))
1873                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1874
1875         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1876         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1877                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1878
1879         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1880 }
1881
1882 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1883 /**
1884  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1885  *
1886  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1887  * buffer to copy them and/or load their data.
1888  */
1889 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1890 {
1891         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1892         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1893 }
1894
1895 /**
1896  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1897  *
1898  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1899  * pages is less than that, allocate them all.
1900  */
1901 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1902                                                unsigned int nr_highmem)
1903 {
1904         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1905
1906         if (to_alloc > nr_highmem)
1907                 to_alloc = nr_highmem;
1908
1909         nr_highmem -= to_alloc;
1910         while (to_alloc-- > 0) {
1911                 struct page *page;
1912
1913                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1914                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1915         }
1916         return nr_highmem;
1917 }
1918 #else
1919 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1920
1921 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1922                                                unsigned int n) { return 0; }
1923 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1924
1925 /**
1926  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1927  *
1928  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1929  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1930  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1931  *
1932  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1933  * also be located in the high memory, because of the way in which
1934  * copy_data_pages() works.
1935  */
1936 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1937                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1938 {
1939         if (nr_highmem > 0) {
1940                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1941                         goto err_out;
1942                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1943                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1944                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1945                 }
1946         }
1947         if (nr_pages > alloc_normal) {
1948                 nr_pages -= alloc_normal;
1949                 while (nr_pages-- > 0) {
1950                         struct page *page;
1951
1952                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1953                         if (!page)
1954                                 goto err_out;
1955                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1956                 }
1957         }
1958
1959         return 0;
1960
1961  err_out:
1962         swsusp_free();
1963         return -ENOMEM;
1964 }
1965
1966 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1967 {
1968         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1969
1970         pr_info("Creating hibernation image:\n");
1971
1972         drain_local_pages(NULL);
1973         nr_pages = count_data_pages();
1974         nr_highmem = count_highmem_pages();
1975         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1976
1977         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1978                 pr_err("Not enough free memory\n");
1979                 return -ENOMEM;
1980         }
1981
1982         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1983                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1984                 return -ENOMEM;
1985         }
1986
1987         /*
1988          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1989          * Kill them.
1990          */
1991         drain_local_pages(NULL);
1992         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1993
1994         /*
1995          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1996          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
1997          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
1998          */
1999
2000         nr_pages += nr_highmem;
2001         nr_copy_pages = nr_pages;
2002         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2003
2004         pr_info("Hibernation image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2005
2006         return 0;
2007 }
2008
2009 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2010 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2011 {
2012         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2013         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2014         return 0;
2015 }
2016
2017 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2018 {
2019         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2020                 return "kernel version";
2021         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2022                 return "system type";
2023         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2024                 return "kernel release";
2025         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2026                 return "version";
2027         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2028                 return "machine";
2029         return NULL;
2030 }
2031 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2032
2033 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2034 {
2035         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2036 }
2037
2038 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2039 {
2040         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2041         info->num_physpages = get_num_physpages();
2042         info->image_pages = nr_copy_pages;
2043         info->pages = snapshot_get_image_size();
2044         info->size = info->pages;
2045         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2046         return init_header_complete(info);
2047 }
2048
2049 /**
2050  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2051  * @bm: Memory bitmap.
2052  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2053  *
2054  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2055  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2056  */
2057 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2058 {
2059         int j;
2060
2061         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2062                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2063                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2064                         break;
2065                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2066                 page_key_read(buf + j);
2067         }
2068 }
2069
2070 /**
2071  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2072  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2073  *
2074  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2075  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2076  * passed to this function every next time.
2077  *
2078  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2079  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2080  * location computed by the data_of() macro.
2081  *
2082  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2083  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2084  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2085  */
2086 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2087 {
2088         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2089                 return 0;
2090
2091         if (!buffer) {
2092                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2093                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2094                 if (!buffer)
2095                         return -ENOMEM;
2096         }
2097         if (!handle->cur) {
2098                 int error;
2099
2100                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2101                 if (error)
2102                         return error;
2103                 handle->buffer = buffer;
2104                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2105                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2106         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2107                 clear_page(buffer);
2108                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2109         } else {
2110                 struct page *page;
2111
2112                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2113                 if (PageHighMem(page)) {
2114                         /*
2115                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2116                          * because we can't return with a kmapped
2117                          * highmem page (we may not be called again).
2118                          */
2119                         void *kaddr;
2120
2121                         kaddr = kmap_atomic(page);
2122                         copy_page(buffer, kaddr);
2123                         kunmap_atomic(kaddr);
2124                         handle->buffer = buffer;
2125                 } else {
2126                         handle->buffer = page_address(page);
2127                 }
2128         }
2129         handle->cur++;
2130         return PAGE_SIZE;
2131 }
2132
2133 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2134                                     struct memory_bitmap *src)
2135 {
2136         unsigned long pfn;
2137
2138         memory_bm_position_reset(src);
2139         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2140         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2141                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2142                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2143         }
2144 }
2145
2146 /**
2147  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2148  *
2149  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2150  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2151  */
2152 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2153 {
2154         unsigned long pfn;
2155
2156         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2157         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2158         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2159         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2160                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2161                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2162         }
2163
2164         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2165         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2166
2167         allocated_unsafe_pages = 0;
2168 }
2169
2170 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2171 {
2172         char *reason;
2173
2174         reason = check_image_kernel(info);
2175         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2176                 reason = "memory size";
2177         if (reason) {
2178                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2179                 return -EPERM;
2180         }
2181         return 0;
2182 }
2183
2184 /**
2185  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2186  */
2187 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2188 {
2189         int error;
2190
2191         restore_pblist = NULL;
2192         error = check_header(info);
2193         if (!error) {
2194                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2195                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2196         }
2197         return error;
2198 }
2199
2200 /**
2201  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2202  * @bm: Memory bitmap.
2203  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2204  *
2205  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2206  * corresponding bit in @bm.
2207  */
2208 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2209 {
2210         int j;
2211
2212         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2213                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2214                         break;
2215
2216                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2217                 page_key_memorize(buf + j);
2218
2219                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2220                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2221                 else
2222                         return -EFAULT;
2223         }
2224
2225         return 0;
2226 }
2227
2228 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2229 /*
2230  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2231  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2232  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2233  */
2234 struct highmem_pbe {
2235         struct page *copy_page; /* data is here now */
2236         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2237         struct highmem_pbe *next;
2238 };
2239
2240 /*
2241  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2242  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2243  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2244  * written directly to their "original" page frames.
2245  */
2246 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2247
2248 /**
2249  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2250  * @bm: Memory bitmap.
2251  *
2252  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2253  */
2254 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2255 {
2256         unsigned long pfn;
2257         unsigned int cnt = 0;
2258
2259         memory_bm_position_reset(bm);
2260         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2261         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2262                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2263                         cnt++;
2264
2265                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2266         }
2267         return cnt;
2268 }
2269
2270 static unsigned int safe_highmem_pages;
2271
2272 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2273
2274 /**
2275  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2276  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2277  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2278  *
2279  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2280  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2281  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2282  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2283  * @bm (it must be unitialized).
2284  *
2285  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2286  */
2287 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2288                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2289 {
2290         unsigned int to_alloc;
2291
2292         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2293                 return -ENOMEM;
2294
2295         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2296                 return -ENOMEM;
2297
2298         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2299         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2300                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2301         else
2302                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2303
2304         safe_highmem_pages = 0;
2305         while (to_alloc-- > 0) {
2306                 struct page *page;
2307
2308                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2309                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2310                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2311                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2312                         safe_highmem_pages++;
2313                 }
2314                 /* Mark the page as allocated */
2315                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2316                 swsusp_set_page_free(page);
2317         }
2318         memory_bm_position_reset(bm);
2319         safe_highmem_bm = bm;
2320         return 0;
2321 }
2322
2323 static struct page *last_highmem_page;
2324
2325 /**
2326  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2327  *
2328  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2329  * return to its caller to write to.
2330  *
2331  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2332  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2333  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2334  * the copy is returned.
2335  *
2336  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2337  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2338  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2339  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2340  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2341  * the data will have to be copied from @buffer.
2342  */
2343 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2344                                      struct chain_allocator *ca)
2345 {
2346         struct highmem_pbe *pbe;
2347         void *kaddr;
2348
2349         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2350                 /*
2351                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2352                  * use it directly to store the loaded page.
2353                  */
2354                 last_highmem_page = page;
2355                 return buffer;
2356         }
2357         /*
2358          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2359          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2360          */
2361         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2362         if (!pbe) {
2363                 swsusp_free();
2364                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2365         }
2366         pbe->orig_page = page;
2367         if (safe_highmem_pages > 0) {
2368                 struct page *tmp;
2369
2370                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2371                 kaddr = buffer;
2372                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2373                 safe_highmem_pages--;
2374                 last_highmem_page = tmp;
2375                 pbe->copy_page = tmp;
2376         } else {
2377                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2378                 kaddr = safe_pages_list;
2379                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2380                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2381         }
2382         pbe->next = highmem_pblist;
2383         highmem_pblist = pbe;
2384         return kaddr;
2385 }
2386
2387 /**
2388  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2389  *
2390  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2391  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2392  * @last_highmem_page .
2393  */
2394 static void copy_last_highmem_page(void)
2395 {
2396         if (last_highmem_page) {
2397                 void *dst;
2398
2399                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2400                 copy_page(dst, buffer);
2401                 kunmap_atomic(dst);
2402                 last_highmem_page = NULL;
2403         }
2404 }
2405
2406 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2407 {
2408         return !last_highmem_page;
2409 }
2410
2411 static inline void free_highmem_data(void)
2412 {
2413         if (safe_highmem_bm)
2414                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2415
2416         if (buffer)
2417                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2418 }
2419 #else
2420 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2421
2422 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2423                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2424
2425 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2426                                             struct chain_allocator *ca)
2427 {
2428         return ERR_PTR(-EINVAL);
2429 }
2430
2431 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2432 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2433 static inline void free_highmem_data(void) {}
2434 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2435
2436 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2437
2438 /**
2439  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2440  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2441  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2442  *
2443  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2444  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2445  * and allocate memory for the image.
2446  *
2447  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2448  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2449  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2450  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2451  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2452  */
2453 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2454 {
2455         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2456         struct linked_page *lp;
2457         int error;
2458
2459         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2460         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2461         buffer = NULL;
2462
2463         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2464         mark_unsafe_pages(bm);
2465
2466         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2467         if (error)
2468                 goto Free;
2469
2470         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2471         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2472         if (nr_highmem > 0) {
2473                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2474                 if (error)
2475                         goto Free;
2476         }
2477         /*
2478          * Reserve some safe pages for potential later use.
2479          *
2480          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2481          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2482          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2483          *
2484          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2485          */
2486         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2487         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2488         while (nr_pages > 0) {
2489                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2490                 if (!lp) {
2491                         error = -ENOMEM;
2492                         goto Free;
2493                 }
2494                 lp->next = safe_pages_list;
2495                 safe_pages_list = lp;
2496                 nr_pages--;
2497         }
2498         /* Preallocate memory for the image */
2499         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2500         while (nr_pages > 0) {
2501                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2502                 if (!lp) {
2503                         error = -ENOMEM;
2504                         goto Free;
2505                 }
2506                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2507                         /* The page is "safe", add it to the list */
2508                         lp->next = safe_pages_list;
2509                         safe_pages_list = lp;
2510                 }
2511                 /* Mark the page as allocated */
2512                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2513                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2514                 nr_pages--;
2515         }
2516         return 0;
2517
2518  Free:
2519         swsusp_free();
2520         return error;
2521 }
2522
2523 /**
2524  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2525  *
2526  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2527  * write to.
2528  */
2529 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2530 {
2531         struct pbe *pbe;
2532         struct page *page;
2533         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2534
2535         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2536                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2537
2538         page = pfn_to_page(pfn);
2539         if (PageHighMem(page))
2540                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2541
2542         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2543                 /*
2544                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2545                  * use it directly to store the loaded page.
2546                  */
2547                 return page_address(page);
2548
2549         /*
2550          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2551          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2552          */
2553         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2554         if (!pbe) {
2555                 swsusp_free();
2556                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2557         }
2558         pbe->orig_address = page_address(page);
2559         pbe->address = safe_pages_list;
2560         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2561         pbe->next = restore_pblist;
2562         restore_pblist = pbe;
2563         return pbe->address;
2564 }
2565
2566 /**
2567  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2568  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2569  *
2570  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2571  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2572  * passed to this function every next time.
2573  *
2574  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2575  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2576  * location computed by the data_of() macro.
2577  *
2578  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2579  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2580  * @handle is not updated and should not be used any more.
2581  */
2582 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2583 {
2584         static struct chain_allocator ca;
2585         int error = 0;
2586
2587         /* Check if we have already loaded the entire image */
2588         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2589                 return 0;
2590
2591         handle->sync_read = 1;
2592
2593         if (!handle->cur) {
2594                 if (!buffer)
2595                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2596                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2597
2598                 if (!buffer)
2599                         return -ENOMEM;
2600
2601                 handle->buffer = buffer;
2602         } else if (handle->cur == 1) {
2603                 error = load_header(buffer);
2604                 if (error)
2605                         return error;
2606
2607                 safe_pages_list = NULL;
2608
2609                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2610                 if (error)
2611                         return error;
2612
2613                 /* Allocate buffer for page keys. */
2614                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2615                 if (error)
2616                         return error;
2617
2618                 hibernate_restore_protection_begin();
2619         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2620                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2621                 if (error)
2622                         return error;
2623
2624                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2625                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2626                         if (error)
2627                                 return error;
2628
2629                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2630                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2631                         restore_pblist = NULL;
2632                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2633                         handle->sync_read = 0;
2634                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2635                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2636                 }
2637         } else {
2638                 copy_last_highmem_page();
2639                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2640                 page_key_write(handle->buffer);
2641                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2642                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2643                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2644                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2645                 if (handle->buffer != buffer)
2646                         handle->sync_read = 0;
2647         }
2648         handle->cur++;
2649         return PAGE_SIZE;
2650 }
2651
2652 /**
2653  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2654  *
2655  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2656  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2657  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2658  * necessary any more.
2659  */
2660 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2661 {
2662         copy_last_highmem_page();
2663         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2664         page_key_write(handle->buffer);
2665         page_key_free();
2666         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2667         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2668         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2669                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2670                 free_highmem_data();
2671         }
2672 }
2673
2674 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2675 {
2676         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2677                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2678 }
2679
2680 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2681 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2682 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2683                                        void *buf)
2684 {
2685         void *kaddr1, *kaddr2;
2686
2687         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2688         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2689         copy_page(buf, kaddr1);
2690         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2691         copy_page(kaddr2, buf);
2692         kunmap_atomic(kaddr2);
2693         kunmap_atomic(kaddr1);
2694 }
2695
2696 /**
2697  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2698  *
2699  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2700  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2701  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2702  *
2703  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2704  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2705  */
2706 int restore_highmem(void)
2707 {
2708         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2709         void *buf;
2710
2711         if (!pbe)
2712                 return 0;
2713
2714         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2715         if (!buf)
2716                 return -ENOMEM;
2717
2718         while (pbe) {
2719                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2720                 pbe = pbe->next;
2721         }
2722         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2723         return 0;
2724 }
2725 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */