mm/vmalloc.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/vmalloc.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/debugobjects.h>
  22 #include <linux/kallsyms.h>
  23 #include <linux/list.h>
  24 #include <linux/rbtree.h>
  25 #include <linux/radix-tree.h>
  26 #include <linux/rcupdate.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/kmemleak.h>
  29 #include <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/shmparam.h>
  33
  34
  35 /*** Page table manipulation functions ***/
  36
  37 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  38 {
  39         pte_t *pte;
  40
  41         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  42         do {
  43                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  44                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  45         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  46 }
  47
  48 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  49 {
  50         pmd_t *pmd;
  51         unsigned long next;
  52
  53         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  54         do {
  55                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  56                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  57                         continue;
  58                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  59         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  60 }
  61
  62 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  63 {
  64         pud_t *pud;
  65         unsigned long next;
  66
  67         pud = pud_offset(pgd, addr);
  68         do {
  69                 next = pud_addr_end(addr, end);
  70                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  71                         continue;
  72                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  73         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  74 }
  75
  76 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  77 {
  78         pgd_t *pgd;
  79         unsigned long next;
  80
  81         BUG_ON(addr >= end);
  82         pgd = pgd_offset_k(addr);
  83         do {
  84                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  85                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  86                         continue;
  87                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  88         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  89 }
  90
  91 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  92                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  93 {
  94         pte_t *pte;
  95
  96         /*
  97          * nr is a running index into the array which helps higher level
  98          * callers keep track of where we're up to.
  99          */
 100
 101         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 102         if (!pte)
 103                 return -ENOMEM;
 104         do {
 105                 struct page *page = pages[*nr];
 106
 107                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 108                         return -EBUSY;
 109                 if (WARN_ON(!page))
 110                         return -ENOMEM;
 111                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 112                 (*nr)++;
 113         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 114         return 0;
 115 }
 116
 117 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 118                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 119 {
 120         pmd_t *pmd;
 121         unsigned long next;
 122
 123         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 124         if (!pmd)
 125                 return -ENOMEM;
 126         do {
 127                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 128                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 129                         return -ENOMEM;
 130         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 135                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 136 {
 137         pud_t *pud;
 138         unsigned long next;
 139
 140         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 141         if (!pud)
 142                 return -ENOMEM;
 143         do {
 144                 next = pud_addr_end(addr, end);
 145                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 146                         return -ENOMEM;
 147         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 153  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 154  *
 155  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 156  */
 157 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 158                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 159 {
 160         pgd_t *pgd;
 161         unsigned long next;
 162         unsigned long addr = start;
 163         int err = 0;
 164         int nr = 0;
 165
 166         BUG_ON(addr >= end);
 167         pgd = pgd_offset_k(addr);
 168         do {
 169                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 170                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 171                 if (err)
 172                         return err;
 173         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 174
 175         return nr;
 176 }
 177
 178 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 179                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 180 {
 181         int ret;
 182
 183         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 184         flush_cache_vmap(start, end);
 185         return ret;
 186 }
 187
 188 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 189 {
 190         /*
 191          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 192          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 193          * just put it in the vmalloc space.
 194          */
 195 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 196         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 197         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 198                 return 1;
 199 #endif
 200         return is_vmalloc_addr(x);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 205  */
 206 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 207 {
 208         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 209         struct page *page = NULL;
 210         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 211
 212         /*
 213          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 214          * architectures that do not vmalloc module space
 215          */
 216         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 217
 218         if (!pgd_none(*pgd)) {
 219                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 220                 if (!pud_none(*pud)) {
 221                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 222                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 223                                 pte_t *ptep, pte;
 224
 225                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 226                                 pte = *ptep;
 227                                 if (pte_present(pte))
 228                                         page = pte_page(pte);
 229                                 pte_unmap(ptep);
 230                         }
 231                 }
 232         }
 233         return page;
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 236
 237 /*
 238  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 239  */
 240 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 241 {
 242         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 243 }
 244 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 245
 246
 247 /*** Global kva allocator ***/
 248
 249 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 250 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 251 #define VM_VM_AREA      0x04
 252
 253 struct vmap_area {
 254         unsigned long va_start;
 255         unsigned long va_end;
 256         unsigned long flags;
 257         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 258         struct list_head list;          /* address sorted list */
 259         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 260         void *private;
 261         struct rcu_head rcu_head;
 262 };
 263
 264 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 266 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 267 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 268
 269 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 270 {
 271         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 272
 273         while (n) {
 274                 struct vmap_area *va;
 275
 276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 277                 if (addr < va->va_start)
 278                         n = n->rb_left;
 279                 else if (addr > va->va_start)
 280                         n = n->rb_right;
 281                 else
 282                         return va;
 283         }
 284
 285         return NULL;
 286 }
 287
 288 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 289 {
 290         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 291         struct rb_node *parent = NULL;
 292         struct rb_node *tmp;
 293
 294         while (*p) {
 295                 struct vmap_area *tmp;
 296
 297                 parent = *p;
 298                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 299                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 300                         p = &(*p)->rb_left;
 301                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 302                         p = &(*p)->rb_right;
 303                 else
 304                         BUG();
 305         }
 306
 307         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 308         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 309
 310         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 311         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 312         if (tmp) {
 313                 struct vmap_area *prev;
 314                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 315                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 316         } else
 317                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 318 }
 319
 320 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 321
 322 /*
 323  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 324  * vstart and vend.
 325  */
 326 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 327                                 unsigned long align,
 328                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 329                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 330 {
 331         struct vmap_area *va;
 332         struct rb_node *n;
 333         unsigned long addr;
 334         int purged = 0;
 335
 336         BUG_ON(!size);
 337         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 338
 339         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 340                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 341         if (unlikely(!va))
 342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 343
 344 retry:
 345         addr = ALIGN(vstart, align);
 346
 347         spin_lock(&vmap_area_lock);
 348         if (addr + size - 1 < addr)
 349                 goto overflow;
 350
 351         /* XXX: could have a last_hole cache */
 352         n = vmap_area_root.rb_node;
 353         if (n) {
 354                 struct vmap_area *first = NULL;
 355
 356                 do {
 357                         struct vmap_area *tmp;
 358                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 359                         if (tmp->va_end >= addr) {
 360                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 361                                         first = tmp;
 362                                 n = n->rb_left;
 363                         } else {
 364                                 first = tmp;
 365                                 n = n->rb_right;
 366                         }
 367                 } while (n);
 368
 369                 if (!first)
 370                         goto found;
 371
 372                 if (first->va_end < addr) {
 373                         n = rb_next(&first->rb_node);
 374                         if (n)
 375                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 376                         else
 377                                 goto found;
 378                 }
 379
 380                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 381                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 382                         if (addr + size - 1 < addr)
 383                                 goto overflow;
 384
 385                         n = rb_next(&first->rb_node);
 386                         if (n)
 387                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 388                         else
 389                                 goto found;
 390                 }
 391         }
 392 found:
 393         if (addr + size > vend) {
 394 overflow:
 395                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 396                 if (!purged) {
 397                         purge_vmap_area_lazy();
 398                         purged = 1;
 399                         goto retry;
 400                 }
 401                 if (printk_ratelimit())
 402                         printk(KERN_WARNING
 403                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 404                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 405                 kfree(va);
 406                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 407         }
 408
 409         BUG_ON(addr & (align-1));
 410
 411         va->va_start = addr;
 412         va->va_end = addr + size;
 413         va->flags = 0;
 414         __insert_vmap_area(va);
 415         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 416
 417         return va;
 418 }
 419
 420 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 421 {
 422         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 423
 424         kfree(va);
 425 }
 426
 427 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 428 {
 429         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 430         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 431         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 432         list_del_rcu(&va->list);
 433
 434         /*
 435          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 436          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 437          * here too, consider only end addresses which fall inside
 438          * vmalloc area proper.
 439          */
 440         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 441                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 442
 443         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 444 }
 445
 446 /*
 447  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 448  */
 449 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 450 {
 451         spin_lock(&vmap_area_lock);
 452         __free_vmap_area(va);
 453         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 458  */
 459 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 460 {
 461         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 462 }
 463
 464 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 465 {
 466         /*
 467          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 468          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 469          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 470          * space after a page has been freed.
 471          *
 472          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 473          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 474          *
 475          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 476          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 477          * faster).
 478          */
 479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 480         vunmap_page_range(start, end);
 481         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 482 #endif
 483 }
 484
 485 /*
 486  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 487  * before attempting to purge with a TLB flush.
 488  *
 489  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 490  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 491  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 492  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 493  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 494  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 495  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 496  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 497  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 498  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 499  * becomes a problem on bigger systems.
 500  */
 501 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 502 {
 503         unsigned int log;
 504
 505         log = fls(num_online_cpus());
 506
 507         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 508 }
 509
 510 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 511
 512 /*
 513  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 514  *
 515  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 516  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 517  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 518  * their own TLB flushing).
 519  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 520  *              *end = max(*end, highest purged address)
 521  */
 522 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 523                                         int sync, int force_flush)
 524 {
 525         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 526         LIST_HEAD(valist);
 527         struct vmap_area *va;
 528         struct vmap_area *n_va;
 529         int nr = 0;
 530
 531         /*
 532          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 533          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 534          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 535          */
 536         if (!sync && !force_flush) {
 537                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 538                         return;
 539         } else
 540                 spin_lock(&purge_lock);
 541
 542         rcu_read_lock();
 543         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 544                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 545                         if (va->va_start < *start)
 546                                 *start = va->va_start;
 547                         if (va->va_end > *end)
 548                                 *end = va->va_end;
 549                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 550                         unmap_vmap_area(va);
 551                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 552                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 553                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 554                 }
 555         }
 556         rcu_read_unlock();
 557
 558         if (nr)
 559                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 560
 561         if (nr || force_flush)
 562                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 563
 564         if (nr) {
 565                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 566                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 567                         __free_vmap_area(va);
 568                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 569         }
 570         spin_unlock(&purge_lock);
 571 }
 572
 573 /*
 574  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 575  * is already purging.
 576  */
 577 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 578 {
 579         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 580
 581         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 582 }
 583
 584 /*
 585  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 586  */
 587 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 588 {
 589         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 590
 591         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 596  * called for the correct range previously.
 597  */
 598 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 599 {
 600         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 601         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 602         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 603                 try_purge_vmap_area_lazy();
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Free and unmap a vmap area
 608  */
 609 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 610 {
 611         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 612         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 613 }
 614
 615 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 616 {
 617         struct vmap_area *va;
 618
 619         spin_lock(&vmap_area_lock);
 620         va = __find_vmap_area(addr);
 621         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 622
 623         return va;
 624 }
 625
 626 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 627 {
 628         struct vmap_area *va;
 629
 630         va = find_vmap_area(addr);
 631         BUG_ON(!va);
 632         free_unmap_vmap_area(va);
 633 }
 634
 635
 636 /*** Per cpu kva allocator ***/
 637
 638 /*
 639  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 640  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 641  */
 642 /*
 643  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 644  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 645  * instead (we just need a rough idea)
 646  */
 647 #if BITS_PER_LONG == 32
 648 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 649 #else
 650 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 651 #endif
 652
 653 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 654 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 655 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 656 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 657 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 658 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 659 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 660                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 661                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 662
 663 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 664
 665 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 666
 667 struct vmap_block_queue {
 668         spinlock_t lock;
 669         struct list_head free;
 670 };
 671
 672 struct vmap_block {
 673         spinlock_t lock;
 674         struct vmap_area *va;
 675         struct vmap_block_queue *vbq;
 676         unsigned long free, dirty;
 677         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 678         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 679         struct list_head free_list;
 680         struct rcu_head rcu_head;
 681 };
 682
 683 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 684 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 685
 686 /*
 687  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 688  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 689  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 690  */
 691 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 692 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 693
 694 /*
 695  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 696  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 697  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 698  * big problem.
 699  */
 700
 701 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 702 {
 703         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 704         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 705         return addr;
 706 }
 707
 708 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 709 {
 710         struct vmap_block_queue *vbq;
 711         struct vmap_block *vb;
 712         struct vmap_area *va;
 713         unsigned long vb_idx;
 714         int node, err;
 715
 716         node = numa_node_id();
 717
 718         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 719                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 720         if (unlikely(!vb))
 721                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 722
 723         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 724                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 725                                         node, gfp_mask);
 726         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 727                 kfree(vb);
 728                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 729         }
 730
 731         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 732         if (unlikely(err)) {
 733                 kfree(vb);
 734                 free_vmap_area(va);
 735                 return ERR_PTR(err);
 736         }
 737
 738         spin_lock_init(&vb->lock);
 739         vb->va = va;
 740         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 741         vb->dirty = 0;
 742         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 743         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 744         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 745
 746         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 747         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 748         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 749         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 750         BUG_ON(err);
 751         radix_tree_preload_end();
 752
 753         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 754         vb->vbq = vbq;
 755         spin_lock(&vbq->lock);
 756         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
 757         spin_unlock(&vbq->lock);
 758         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 759
 760         return vb;
 761 }
 762
 763 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 764 {
 765         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 766
 767         kfree(vb);
 768 }
 769
 770 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 771 {
 772         struct vmap_block *tmp;
 773         unsigned long vb_idx;
 774
 775         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 776         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 777         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 778         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 779         BUG_ON(tmp != vb);
 780
 781         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 782         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 783 }
 784
 785 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 786 {
 787         struct vmap_block_queue *vbq;
 788         struct vmap_block *vb;
 789         unsigned long addr = 0;
 790         unsigned int order;
 791
 792         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 793         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 794         order = get_order(size);
 795
 796 again:
 797         rcu_read_lock();
 798         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 799         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 800                 int i;
 801
 802                 spin_lock(&vb->lock);
 803                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 804                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 805
 806                 if (i >= 0) {
 807                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 808                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 809                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 810                         vb->free -= 1UL << order;
 811                         if (vb->free == 0) {
 812                                 spin_lock(&vbq->lock);
 813                                 list_del_rcu(&vb->free_list);
 814                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 815                         }
 816                         spin_unlock(&vb->lock);
 817                         break;
 818                 }
 819                 spin_unlock(&vb->lock);
 820         }
 821         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 822         rcu_read_unlock();
 823
 824         if (!addr) {
 825                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 826                 if (IS_ERR(vb))
 827                         return vb;
 828                 goto again;
 829         }
 830
 831         return (void *)addr;
 832 }
 833
 834 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 835 {
 836         unsigned long offset;
 837         unsigned long vb_idx;
 838         unsigned int order;
 839         struct vmap_block *vb;
 840
 841         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 842         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 843
 844         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 845
 846         order = get_order(size);
 847
 848         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 849
 850         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 851         rcu_read_lock();
 852         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 853         rcu_read_unlock();
 854         BUG_ON(!vb);
 855
 856         spin_lock(&vb->lock);
 857         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
 858
 859         vb->dirty += 1UL << order;
 860         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 861                 BUG_ON(vb->free);
 862                 spin_unlock(&vb->lock);
 863                 free_vmap_block(vb);
 864         } else
 865                 spin_unlock(&vb->lock);
 866 }
 867
 868 /**
 869  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 870  *
 871  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 872  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 873  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 874  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 875  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 876  *
 877  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 878  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 879  * from the vmap layer.
 880  */
 881 void vm_unmap_aliases(void)
 882 {
 883         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 884         int cpu;
 885         int flush = 0;
 886
 887         if (unlikely(!vmap_initialized))
 888                 return;
 889
 890         for_each_possible_cpu(cpu) {
 891                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 892                 struct vmap_block *vb;
 893
 894                 rcu_read_lock();
 895                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 896                         int i;
 897
 898                         spin_lock(&vb->lock);
 899                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 900                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 901                                 unsigned long s, e;
 902                                 int j;
 903                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 904                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 905
 906                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 907                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 908                                 vunmap_page_range(s, e);
 909                                 flush = 1;
 910
 911                                 if (s < start)
 912                                         start = s;
 913                                 if (e > end)
 914                                         end = e;
 915
 916                                 i = j;
 917                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 918                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 919                         }
 920                         spin_unlock(&vb->lock);
 921                 }
 922                 rcu_read_unlock();
 923         }
 924
 925         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 926 }
 927 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 928
 929 /**
 930  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 931  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 932  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 933  */
 934 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 935 {
 936         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 937         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 938
 939         BUG_ON(!addr);
 940         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 941         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 942         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 943
 944         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 945         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
 946
 947         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 948                 vb_free(mem, size);
 949         else
 950                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 951 }
 952 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 953
 954 /**
 955  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 956  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 957  * @count: number of pages
 958  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 959  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 960  *
 961  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 962  */
 963 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 964 {
 965         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 966         unsigned long addr;
 967         void *mem;
 968
 969         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 970                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 971                 if (IS_ERR(mem))
 972                         return NULL;
 973                 addr = (unsigned long)mem;
 974         } else {
 975                 struct vmap_area *va;
 976                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 977                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 978                 if (IS_ERR(va))
 979                         return NULL;
 980
 981                 addr = va->va_start;
 982                 mem = (void *)addr;
 983         }
 984         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 985                 vm_unmap_ram(mem, count);
 986                 return NULL;
 987         }
 988         return mem;
 989 }
 990 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 991
 992 /**
 993  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
 994  * @vm: vm_struct to register
 995  * @align: requested alignment
 996  *
 997  * This function is used to register kernel vm area before
 998  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
 999  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1000  * vm->addr contains the allocated address.
1001  *
1002  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1003  */
1004 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1005 {
1006         static size_t vm_init_off __initdata;
1007         unsigned long addr;
1008
1009         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1010         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1011
1012         vm->addr = (void *)addr;
1013
1014         vm->next = vmlist;
1015         vmlist = vm;
1016 }
1017
1018 void __init vmalloc_init(void)
1019 {
1020         struct vmap_area *va;
1021         struct vm_struct *tmp;
1022         int i;
1023
1024         for_each_possible_cpu(i) {
1025                 struct vmap_block_queue *vbq;
1026
1027                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1028                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1029                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1030         }
1031
1032         /* Import existing vmlist entries. */
1033         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1034                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1035                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1036                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1037                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1038                 __insert_vmap_area(va);
1039         }
1040
1041         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1042
1043         vmap_initialized = true;
1044 }
1045
1046 /**
1047  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1048  * @addr: start of the VM area to map
1049  * @size: size of the VM area to map
1050  * @prot: page protection flags to use
1051  * @pages: pages to map
1052  *
1053  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1054  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1055  * friends.
1056  *
1057  * NOTE:
1058  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1059  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1060  * before calling this function.
1061  *
1062  * RETURNS:
1063  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1064  */
1065 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1066                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1067 {
1068         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1069 }
1070
1071 /**
1072  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1073  * @addr: start of the VM area to unmap
1074  * @size: size of the VM area to unmap
1075  *
1076  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1077  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1078  * friends.
1079  *
1080  * NOTE:
1081  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1082  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1083  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1084  */
1085 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1086 {
1087         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1088 }
1089
1090 /**
1091  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1092  * @addr: start of the VM area to unmap
1093  * @size: size of the VM area to unmap
1094  *
1095  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1096  * the unmapping and tlb after.
1097  */
1098 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1099 {
1100         unsigned long end = addr + size;
1101
1102         flush_cache_vunmap(addr, end);
1103         vunmap_page_range(addr, end);
1104         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1105 }
1106
1107 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1108 {
1109         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1110         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1111         int err;
1112
1113         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1114         if (err > 0) {
1115                 *pages += err;
1116                 err = 0;
1117         }
1118
1119         return err;
1120 }
1121 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1122
1123 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1124 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1125 struct vm_struct *vmlist;
1126
1127 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1128                               unsigned long flags, void *caller)
1129 {
1130         struct vm_struct *tmp, **p;
1131
1132         vm->flags = flags;
1133         vm->addr = (void *)va->va_start;
1134         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1135         vm->caller = caller;
1136         va->private = vm;
1137         va->flags |= VM_VM_AREA;
1138
1139         write_lock(&vmlist_lock);
1140         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1141                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1142                         break;
1143         }
1144         vm->next = *p;
1145         *p = vm;
1146         write_unlock(&vmlist_lock);
1147 }
1148
1149 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1150                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1151                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1152 {
1153         static struct vmap_area *va;
1154         struct vm_struct *area;
1155
1156         BUG_ON(in_interrupt());
1157         if (flags & VM_IOREMAP) {
1158                 int bit = fls(size);
1159
1160                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1161                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1162                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1163                         bit = PAGE_SHIFT;
1164
1165                 align = 1ul << bit;
1166         }
1167
1168         size = PAGE_ALIGN(size);
1169         if (unlikely(!size))
1170                 return NULL;
1171
1172         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1173         if (unlikely(!area))
1174                 return NULL;
1175
1176         /*
1177          * We always allocate a guard page.
1178          */
1179         size += PAGE_SIZE;
1180
1181         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1182         if (IS_ERR(va)) {
1183                 kfree(area);
1184                 return NULL;
1185         }
1186
1187         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1188         return area;
1189 }
1190
1191 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1192                                 unsigned long start, unsigned long end)
1193 {
1194         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1195                                                 __builtin_return_address(0));
1196 }
1197 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1198
1199 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1200                                        unsigned long start, unsigned long end,
1201                                        void *caller)
1202 {
1203         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1204                                   caller);
1205 }
1206
1207 /**
1208  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1209  *      @size:          size of the area
1210  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1211  *
1212  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1213  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1214  *      on success or %NULL on failure.
1215  */
1216 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1217 {
1218         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1219                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1220 }
1221
1222 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1223                                 void *caller)
1224 {
1225         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1226                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1227 }
1228
1229 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1230                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1231 {
1232         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1233                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1234 }
1235
1236 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1237 {
1238         struct vmap_area *va;
1239
1240         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1241         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1242                 return va->private;
1243
1244         return NULL;
1245 }
1246
1247 /**
1248  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1249  *      @addr:          base address
1250  *
1251  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1252  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1253  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1254  */
1255 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1256 {
1257         struct vmap_area *va;
1258
1259         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1260         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1261                 struct vm_struct *vm = va->private;
1262                 struct vm_struct *tmp, **p;
1263                 /*
1264                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1265                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1266                  * vmap.)
1267                  */
1268                 write_lock(&vmlist_lock);
1269                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1270                         ;
1271                 *p = tmp->next;
1272                 write_unlock(&vmlist_lock);
1273
1274                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1275                 free_unmap_vmap_area(va);
1276                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1277
1278                 return vm;
1279         }
1280         return NULL;
1281 }
1282
1283 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1284 {
1285         struct vm_struct *area;
1286
1287         if (!addr)
1288                 return;
1289
1290         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1291                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1292                 return;
1293         }
1294
1295         area = remove_vm_area(addr);
1296         if (unlikely(!area)) {
1297                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1298                                 addr);
1299                 return;
1300         }
1301
1302         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1303         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1304
1305         if (deallocate_pages) {
1306                 int i;
1307
1308                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1309                         struct page *page = area->pages[i];
1310
1311                         BUG_ON(!page);
1312                         __free_page(page);
1313                 }
1314
1315                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1316                         vfree(area->pages);
1317                 else
1318                         kfree(area->pages);
1319         }
1320
1321         kfree(area);
1322         return;
1323 }
1324
1325 /**
1326  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1327  *      @addr:          memory base address
1328  *
1329  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1330  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1331  *      NULL, no operation is performed.
1332  *
1333  *      Must not be called in interrupt context.
1334  */
1335 void vfree(const void *addr)
1336 {
1337         BUG_ON(in_interrupt());
1338
1339         kmemleak_free(addr);
1340
1341         __vunmap(addr, 1);
1342 }
1343 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1344
1345 /**
1346  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1347  *      @addr:          memory base address
1348  *
1349  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1350  *      which was created from the page array passed to vmap().
1351  *
1352  *      Must not be called in interrupt context.
1353  */
1354 void vunmap(const void *addr)
1355 {
1356         BUG_ON(in_interrupt());
1357         might_sleep();
1358         __vunmap(addr, 0);
1359 }
1360 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1361
1362 /**
1363  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1364  *      @pages:         array of page pointers
1365  *      @count:         number of pages to map
1366  *      @flags:         vm_area->flags
1367  *      @prot:          page protection for the mapping
1368  *
1369  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1370  *      space.
1371  */
1372 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1373                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1374 {
1375         struct vm_struct *area;
1376
1377         might_sleep();
1378
1379         if (count > totalram_pages)
1380                 return NULL;
1381
1382         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1383                                         __builtin_return_address(0));
1384         if (!area)
1385                 return NULL;
1386
1387         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1388                 vunmap(area->addr);
1389                 return NULL;
1390         }
1391
1392         return area->addr;
1393 }
1394 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1395
1396 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1397                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1398                             int node, void *caller);
1399 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1400                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1401 {
1402         struct page **pages;
1403         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1404         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1405
1406         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1407         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1408
1409         area->nr_pages = nr_pages;
1410         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1411         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1412                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1413                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1414                 area->flags |= VM_VPAGES;
1415         } else {
1416                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1417         }
1418         area->pages = pages;
1419         area->caller = caller;
1420         if (!area->pages) {
1421                 remove_vm_area(area->addr);
1422                 kfree(area);
1423                 return NULL;
1424         }
1425
1426         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1427                 struct page *page;
1428
1429                 if (node < 0)
1430                         page = alloc_page(gfp_mask);
1431                 else
1432                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1433
1434                 if (unlikely(!page)) {
1435                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1436                         area->nr_pages = i;
1437                         goto fail;
1438                 }
1439                 area->pages[i] = page;
1440         }
1441
1442         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1443                 goto fail;
1444         return area->addr;
1445
1446 fail:
1447         vfree(area->addr);
1448         return NULL;
1449 }
1450
1451 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1452 {
1453         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1454                                          __builtin_return_address(0));
1455
1456         /*
1457          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1458          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1459          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1460          */
1461         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1462
1463         return addr;
1464 }
1465
1466 /**
1467  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1468  *      @size:          allocation size
1469  *      @align:         desired alignment
1470  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1471  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1472  *      @node:          node to use for allocation or -1
1473  *      @caller:        caller's return address
1474  *
1475  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1476  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1477  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1478  */
1479 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1480                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1481                             int node, void *caller)
1482 {
1483         struct vm_struct *area;
1484         void *addr;
1485         unsigned long real_size = size;
1486
1487         size = PAGE_ALIGN(size);
1488         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1489                 return NULL;
1490
1491         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1492                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1493
1494         if (!area)
1495                 return NULL;
1496
1497         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1498
1499         /*
1500          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1501          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1502          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1503          */
1504         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1505
1506         return addr;
1507 }
1508
1509 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1510 {
1511         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1512                                 __builtin_return_address(0));
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1515
1516 /**
1517  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1518  *      @size:          allocation size
1519  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1520  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1521  *
1522  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1523  *      use __vmalloc() instead.
1524  */
1525 void *vmalloc(unsigned long size)
1526 {
1527         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1528                                         -1, __builtin_return_address(0));
1529 }
1530 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1531
1532 /**
1533  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1534  * @size: allocation size
1535  *
1536  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1537  * without leaking data.
1538  */
1539 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1540 {
1541         struct vm_struct *area;
1542         void *ret;
1543
1544         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1545                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1546                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1547         if (ret) {
1548                 area = find_vm_area(ret);
1549                 area->flags |= VM_USERMAP;
1550         }
1551         return ret;
1552 }
1553 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1554
1555 /**
1556  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1557  *      @size:          allocation size
1558  *      @node:          numa node
1559  *
1560  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1561  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1562  *
1563  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1564  *      use __vmalloc() instead.
1565  */
1566 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1567 {
1568         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1569                                         node, __builtin_return_address(0));
1570 }
1571 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1572
1573 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1574 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1575 #endif
1576
1577 /**
1578  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1579  *      @size:          allocation size
1580  *
1581  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1582  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1583  *      executable kernel virtual space.
1584  *
1585  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1586  *      use __vmalloc() instead.
1587  */
1588
1589 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1590 {
1591         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1592                               -1, __builtin_return_address(0));
1593 }
1594
1595 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1596 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1597 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1598 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1599 #else
1600 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1601 #endif
1602
1603 /**
1604  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1605  *      @size:          allocation size
1606  *
1607  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1608  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1609  */
1610 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1611 {
1612         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1613                               -1, __builtin_return_address(0));
1614 }
1615 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1616
1617 /**
1618  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1619  *      @size:          allocation size
1620  *
1621  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1622  * mapped to userspace without leaking data.
1623  */
1624 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1625 {
1626         struct vm_struct *area;
1627         void *ret;
1628
1629         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1630                              -1, __builtin_return_address(0));
1631         if (ret) {
1632                 area = find_vm_area(ret);
1633                 area->flags |= VM_USERMAP;
1634         }
1635         return ret;
1636 }
1637 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1638
1639 /*
1640  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1641  * If the page is not present, fill zero.
1642  */
1643
1644 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1645 {
1646         struct page *p;
1647         int copied = 0;
1648
1649         while (count) {
1650                 unsigned long offset, length;
1651
1652                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1653                 length = PAGE_SIZE - offset;
1654                 if (length > count)
1655                         length = count;
1656                 p = vmalloc_to_page(addr);
1657                 /*
1658                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1659                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1660                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1661                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1662                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1663                  */
1664                 if (p) {
1665                         /*
1666                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1667                          * function description)
1668                          */
1669                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1670                         memcpy(buf, map + offset, length);
1671                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1672                 } else
1673                         memset(buf, 0, length);
1674
1675                 addr += length;
1676                 buf += length;
1677                 copied += length;
1678                 count -= length;
1679         }
1680         return copied;
1681 }
1682
1683 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1684 {
1685         struct page *p;
1686         int copied = 0;
1687
1688         while (count) {
1689                 unsigned long offset, length;
1690
1691                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1692                 length = PAGE_SIZE - offset;
1693                 if (length > count)
1694                         length = count;
1695                 p = vmalloc_to_page(addr);
1696                 /*
1697                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1698                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1699                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1700                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1701                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1702                  */
1703                 if (p) {
1704                         /*
1705                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1706                          * function description)
1707                          */
1708                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1709                         memcpy(map + offset, buf, length);
1710                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1711                 }
1712                 addr += length;
1713                 buf += length;
1714                 copied += length;
1715                 count -= length;
1716         }
1717         return copied;
1718 }
1719
1720 /**
1721  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1722  *      @buf:           buffer for reading data
1723  *      @addr:          vm address.
1724  *      @count:         number of bytes to be read.
1725  *
1726  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1727  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1728  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1729  *
1730  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1731  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1732  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1733  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1734  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1735  *
1736  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1737  *      vm_struct area, returns 0.
1738  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1739  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1740  *
1741  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1742  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1743  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1744  *      any informaion, as /dev/kmem.
1745  *
1746  */
1747
1748 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1749 {
1750         struct vm_struct *tmp;
1751         char *vaddr, *buf_start = buf;
1752         unsigned long buflen = count;
1753         unsigned long n;
1754
1755         /* Don't allow overflow */
1756         if ((unsigned long) addr + count < count)
1757                 count = -(unsigned long) addr;
1758
1759         read_lock(&vmlist_lock);
1760         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1761                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1762                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1763                         continue;
1764                 while (addr < vaddr) {
1765                         if (count == 0)
1766                                 goto finished;
1767                         *buf = '\0';
1768                         buf++;
1769                         addr++;
1770                         count--;
1771                 }
1772                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1773                 if (n > count)
1774                         n = count;
1775                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1776                         aligned_vread(buf, addr, n);
1777                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1778                         memset(buf, 0, n);
1779                 buf += n;
1780                 addr += n;
1781                 count -= n;
1782         }
1783 finished:
1784         read_unlock(&vmlist_lock);
1785
1786         if (buf == buf_start)
1787                 return 0;
1788         /* zero-fill memory holes */
1789         if (buf != buf_start + buflen)
1790                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1791
1792         return buflen;
1793 }
1794
1795 /**
1796  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1797  *      @buf:           buffer for source data
1798  *      @addr:          vm address.
1799  *      @count:         number of bytes to be read.
1800  *
1801  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1802  *      (same number to @count).
1803  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1804  *      vmalloc area, returns 0.
1805  *
1806  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1807  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1808  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1809  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1810  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1811  *
1812  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1813  *      vm_struct area, returns 0.
1814  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1815  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1816  *
1817  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1818  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1819  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1820  *      any informaion, as /dev/kmem.
1821  *
1822  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1823  */
1824
1825 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1826 {
1827         struct vm_struct *tmp;
1828         char *vaddr;
1829         unsigned long n, buflen;
1830         int copied = 0;
1831
1832         /* Don't allow overflow */
1833         if ((unsigned long) addr + count < count)
1834                 count = -(unsigned long) addr;
1835         buflen = count;
1836
1837         read_lock(&vmlist_lock);
1838         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1839                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1840                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1841                         continue;
1842                 while (addr < vaddr) {
1843                         if (count == 0)
1844                                 goto finished;
1845                         buf++;
1846                         addr++;
1847                         count--;
1848                 }
1849                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1850                 if (n > count)
1851                         n = count;
1852                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1853                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1854                         copied++;
1855                 }
1856                 buf += n;
1857                 addr += n;
1858                 count -= n;
1859         }
1860 finished:
1861         read_unlock(&vmlist_lock);
1862         if (!copied)
1863                 return 0;
1864         return buflen;
1865 }
1866
1867 /**
1868  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1869  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1870  *      @addr:          vmalloc memory
1871  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1872  *
1873  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1874  *
1875  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1876  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1877  *      that criteria isn't met.
1878  *
1879  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1880  */
1881 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1882                                                 unsigned long pgoff)
1883 {
1884         struct vm_struct *area;
1885         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1886         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1887
1888         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1889                 return -EINVAL;
1890
1891         area = find_vm_area(addr);
1892         if (!area)
1893                 return -EINVAL;
1894
1895         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1896                 return -EINVAL;
1897
1898         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1899                 return -EINVAL;
1900
1901         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1902         do {
1903                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1904                 int ret;
1905
1906                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1907                 if (ret)
1908                         return ret;
1909
1910                 uaddr += PAGE_SIZE;
1911                 addr += PAGE_SIZE;
1912                 usize -= PAGE_SIZE;
1913         } while (usize > 0);
1914
1915         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1916         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1917
1918         return 0;
1919 }
1920 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1921
1922 /*
1923  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1924  * have one.
1925  */
1926 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1927 {
1928 }
1929
1930
1931 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1932 {
1933         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1934         return 0;
1935 }
1936
1937 /**
1938  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1939  *      @size:          size of the area
1940  *
1941  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1942  *
1943  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1944  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1945  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1946  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1947  *      processes.
1948  */
1949 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1950 {
1951         struct vm_struct *area;
1952
1953         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1954                                 __builtin_return_address(0));
1955         if (area == NULL)
1956                 return NULL;
1957
1958         /*
1959          * This ensures that page tables are constructed for this region
1960          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1961          */
1962         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1963                                 area->size, f, NULL)) {
1964                 free_vm_area(area);
1965                 return NULL;
1966         }
1967
1968         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1969            mappings */
1970         vmalloc_sync_all();
1971
1972         return area;
1973 }
1974 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1975
1976 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1977 {
1978         struct vm_struct *ret;
1979         ret = remove_vm_area(area->addr);
1980         BUG_ON(ret != area);
1981         kfree(area);
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1984
1985 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
1986 {
1987         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
1988 }
1989
1990 /**
1991  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
1992  * @end: target address
1993  * @pnext: out arg for the next vmap_area
1994  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
1995  *
1996  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
1997  *          %false if no vmap_area exists
1998  *
1999  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2000  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2001  */
2002 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2003                                struct vmap_area **pnext,
2004                                struct vmap_area **pprev)
2005 {
2006         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2007         struct vmap_area *va = NULL;
2008
2009         while (n) {
2010                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2011                 if (end < va->va_end)
2012                         n = n->rb_left;
2013                 else if (end > va->va_end)
2014                         n = n->rb_right;
2015                 else
2016                         break;
2017         }
2018
2019         if (!va)
2020                 return false;
2021
2022         if (va->va_end > end) {
2023                 *pnext = va;
2024                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2025         } else {
2026                 *pprev = va;
2027                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2028         }
2029         return true;
2030 }
2031
2032 /**
2033  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2034  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2035  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2036  * @align: alignment
2037  *
2038  * Returns: determined end address
2039  *
2040  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2041  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2042  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2043  *
2044  * Please note that the address returned by this function may fall
2045  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2046  * that.
2047  */
2048 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2049                                        struct vmap_area **pprev,
2050                                        unsigned long align)
2051 {
2052         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2053         unsigned long addr;
2054
2055         if (*pnext)
2056                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2057         else
2058                 addr = vmalloc_end;
2059
2060         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2061                 *pnext = *pprev;
2062                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2063         }
2064
2065         return addr;
2066 }
2067
2068 /**
2069  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2070  * @offsets: array containing offset of each area
2071  * @sizes: array containing size of each area
2072  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2073  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2074  * @gfp_mask: allocation mask
2075  *
2076  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2077  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2078  *
2079  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2080  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2081  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2082  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2083  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2084  * are allocated from top.
2085  *
2086  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2087  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2088  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2089  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2090  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2091  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2092  */
2093 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2094                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2095                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2096 {
2097         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2098         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2099         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2100         struct vm_struct **vms;
2101         int area, area2, last_area, term_area;
2102         unsigned long base, start, end, last_end;
2103         bool purged = false;
2104
2105         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2106
2107         /* verify parameters and allocate data structures */
2108         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2109         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2110                 start = offsets[area];
2111                 end = start + sizes[area];
2112
2113                 /* is everything aligned properly? */
2114                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2115                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2116
2117                 /* detect the area with the highest address */
2118                 if (start > offsets[last_area])
2119                         last_area = area;
2120
2121                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2122                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2123                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2124
2125                         if (area2 == area)
2126                                 continue;
2127
2128                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2129                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2130                 }
2131         }
2132         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2133
2134         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2135                 WARN_ON(true);
2136                 return NULL;
2137         }
2138
2139         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2140         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2141         if (!vas || !vms)
2142                 goto err_free;
2143
2144         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2145                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2146                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2147                 if (!vas[area] || !vms[area])
2148                         goto err_free;
2149         }
2150 retry:
2151         spin_lock(&vmap_area_lock);
2152
2153         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2154         area = term_area = last_area;
2155         start = offsets[area];
2156         end = start + sizes[area];
2157
2158         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2159                 base = vmalloc_end - last_end;
2160                 goto found;
2161         }
2162         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2163
2164         while (true) {
2165                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2166                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2167
2168                 /*
2169                  * base might have underflowed, add last_end before
2170                  * comparing.
2171                  */
2172                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2173                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2174                         if (!purged) {
2175                                 purge_vmap_area_lazy();
2176                                 purged = true;
2177                                 goto retry;
2178                         }
2179                         goto err_free;
2180                 }
2181
2182                 /*
2183                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2184                  * right below next and then recheck.
2185                  */
2186                 if (next && next->va_start < base + end) {
2187                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2188                         term_area = area;
2189                         continue;
2190                 }
2191
2192                 /*
2193                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2194                  * base so that it's right below new next and then
2195                  * recheck.
2196                  */
2197                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2198                         next = prev;
2199                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2200                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2201                         term_area = area;
2202                         continue;
2203                 }
2204
2205                 /*
2206                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2207                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2208                  */
2209                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2210                 if (area == term_area)
2211                         break;
2212                 start = offsets[area];
2213                 end = start + sizes[area];
2214                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2215         }
2216 found:
2217         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2218         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2219                 struct vmap_area *va = vas[area];
2220
2221                 va->va_start = base + offsets[area];
2222                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2223                 __insert_vmap_area(va);
2224         }
2225
2226         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2227
2228         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2229
2230         /* insert all vm's */
2231         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2232                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2233                                   pcpu_get_vm_areas);
2234
2235         kfree(vas);
2236         return vms;
2237
2238 err_free:
2239         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2240                 if (vas)
2241                         kfree(vas[area]);
2242                 if (vms)
2243                         kfree(vms[area]);
2244         }
2245         kfree(vas);
2246         kfree(vms);
2247         return NULL;
2248 }
2249
2250 /**
2251  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2252  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2253  * @nr_vms: the number of allocated areas
2254  *
2255  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2256  */
2257 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2258 {
2259         int i;
2260
2261         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2262                 free_vm_area(vms[i]);
2263         kfree(vms);
2264 }
2265
2266 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2267 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2268 {
2269         loff_t n = *pos;
2270         struct vm_struct *v;
2271
2272         read_lock(&vmlist_lock);
2273         v = vmlist;
2274         while (n > 0 && v) {
2275                 n--;
2276                 v = v->next;
2277         }
2278         if (!n)
2279                 return v;
2280
2281         return NULL;
2282
2283 }
2284
2285 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2286 {
2287         struct vm_struct *v = p;
2288
2289         ++*pos;
2290         return v->next;
2291 }
2292
2293 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2294 {
2295         read_unlock(&vmlist_lock);
2296 }
2297
2298 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2299 {
2300         if (NUMA_BUILD) {
2301                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2302
2303                 if (!counters)
2304                         return;
2305
2306                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2307
2308                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2309                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2310
2311                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2312                         if (counters[nr])
2313                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2314         }
2315 }
2316
2317 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2318 {
2319         struct vm_struct *v = p;
2320
2321         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2322                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2323
2324         if (v->caller) {
2325                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2326
2327                 seq_putc(m, ' ');
2328                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2329                 seq_puts(m, buff);
2330         }
2331
2332         if (v->nr_pages)
2333                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2334
2335         if (v->phys_addr)
2336                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2337
2338         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2339                 seq_printf(m, " ioremap");
2340
2341         if (v->flags & VM_ALLOC)
2342                 seq_printf(m, " vmalloc");
2343
2344         if (v->flags & VM_MAP)
2345                 seq_printf(m, " vmap");
2346
2347         if (v->flags & VM_USERMAP)
2348                 seq_printf(m, " user");
2349
2350         if (v->flags & VM_VPAGES)
2351                 seq_printf(m, " vpages");
2352
2353         show_numa_info(m, v);
2354         seq_putc(m, '\n');
2355         return 0;
2356 }
2357
2358 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2359         .start = s_start,
2360         .next = s_next,
2361         .stop = s_stop,
2362         .show = s_show,
2363 };
2364
2365 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2366 {
2367         unsigned int *ptr = NULL;
2368         int ret;
2369
2370         if (NUMA_BUILD)
2371                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2372         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2373         if (!ret) {
2374                 struct seq_file *m = file->private_data;
2375                 m->private = ptr;
2376         } else
2377                 kfree(ptr);
2378         return ret;
2379 }
2380
2381 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2382         .open           = vmalloc_open,
2383         .read           = seq_read,
2384         .llseek         = seq_lseek,
2385         .release        = seq_release_private,
2386 };
2387
2388 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2389 {
2390         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2391         return 0;
2392 }
2393 module_init(proc_vmalloc_init);
2394 #endif
2395