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 /* for per-CPU blocks */
 513 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
 514
 515 /*
 516  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 517  *
 518  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 519  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 520  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 521  * their own TLB flushing).
 522  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 523  *              *end = max(*end, highest purged address)
 524  */
 525 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 526                                         int sync, int force_flush)
 527 {
 528         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 529         LIST_HEAD(valist);
 530         struct vmap_area *va;
 531         struct vmap_area *n_va;
 532         int nr = 0;
 533
 534         /*
 535          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 536          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 537          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 538          */
 539         if (!sync && !force_flush) {
 540                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 541                         return;
 542         } else
 543                 spin_lock(&purge_lock);
 544
 545         if (sync)
 546                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
 547
 548         rcu_read_lock();
 549         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 550                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 551                         if (va->va_start < *start)
 552                                 *start = va->va_start;
 553                         if (va->va_end > *end)
 554                                 *end = va->va_end;
 555                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 556                         unmap_vmap_area(va);
 557                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 558                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 559                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 560                 }
 561         }
 562         rcu_read_unlock();
 563
 564         if (nr)
 565                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 566
 567         if (nr || force_flush)
 568                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 569
 570         if (nr) {
 571                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 572                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 573                         __free_vmap_area(va);
 574                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 575         }
 576         spin_unlock(&purge_lock);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 581  * is already purging.
 582  */
 583 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 584 {
 585         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 586
 587         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 588 }
 589
 590 /*
 591  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 592  */
 593 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 594 {
 595         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 596
 597         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 598 }
 599
 600 /*
 601  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 602  * called for the correct range previously.
 603  */
 604 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 605 {
 606         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 607         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 608         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 609                 try_purge_vmap_area_lazy();
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Free and unmap a vmap area
 614  */
 615 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 616 {
 617         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 618         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 619 }
 620
 621 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 622 {
 623         struct vmap_area *va;
 624
 625         spin_lock(&vmap_area_lock);
 626         va = __find_vmap_area(addr);
 627         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 628
 629         return va;
 630 }
 631
 632 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 633 {
 634         struct vmap_area *va;
 635
 636         va = find_vmap_area(addr);
 637         BUG_ON(!va);
 638         free_unmap_vmap_area(va);
 639 }
 640
 641
 642 /*** Per cpu kva allocator ***/
 643
 644 /*
 645  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 646  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 647  */
 648 /*
 649  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 650  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 651  * instead (we just need a rough idea)
 652  */
 653 #if BITS_PER_LONG == 32
 654 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 655 #else
 656 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 657 #endif
 658
 659 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 660 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 661 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 662 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 663 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 664 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 665 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 666                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 667                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 668
 669 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 670
 671 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 672
 673 struct vmap_block_queue {
 674         spinlock_t lock;
 675         struct list_head free;
 676 };
 677
 678 struct vmap_block {
 679         spinlock_t lock;
 680         struct vmap_area *va;
 681         struct vmap_block_queue *vbq;
 682         unsigned long free, dirty;
 683         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 684         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 685         struct list_head free_list;
 686         struct rcu_head rcu_head;
 687         struct list_head purge;
 688 };
 689
 690 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 691 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 692
 693 /*
 694  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 695  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 696  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 697  */
 698 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 699 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 700
 701 /*
 702  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 703  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 704  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 705  * big problem.
 706  */
 707
 708 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 709 {
 710         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 711         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 712         return addr;
 713 }
 714
 715 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 716 {
 717         struct vmap_block_queue *vbq;
 718         struct vmap_block *vb;
 719         struct vmap_area *va;
 720         unsigned long vb_idx;
 721         int node, err;
 722
 723         node = numa_node_id();
 724
 725         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 726                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 727         if (unlikely(!vb))
 728                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 729
 730         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 731                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 732                                         node, gfp_mask);
 733         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 734                 kfree(vb);
 735                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 736         }
 737
 738         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 739         if (unlikely(err)) {
 740                 kfree(vb);
 741                 free_vmap_area(va);
 742                 return ERR_PTR(err);
 743         }
 744
 745         spin_lock_init(&vb->lock);
 746         vb->va = va;
 747         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 748         vb->dirty = 0;
 749         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 750         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 751         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 752
 753         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 754         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 755         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 756         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 757         BUG_ON(err);
 758         radix_tree_preload_end();
 759
 760         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 761         vb->vbq = vbq;
 762         spin_lock(&vbq->lock);
 763         list_add_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
 764         spin_unlock(&vbq->lock);
 765         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 766
 767         return vb;
 768 }
 769
 770 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 771 {
 772         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 773
 774         kfree(vb);
 775 }
 776
 777 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 778 {
 779         struct vmap_block *tmp;
 780         unsigned long vb_idx;
 781
 782         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 783         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 784         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 785         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 786         BUG_ON(tmp != vb);
 787
 788         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 789         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 790 }
 791
 792 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
 793 {
 794         LIST_HEAD(purge);
 795         struct vmap_block *vb;
 796         struct vmap_block *n_vb;
 797         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 798
 799         rcu_read_lock();
 800         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 801
 802                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
 803                         continue;
 804
 805                 spin_lock(&vb->lock);
 806                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
 807                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
 808                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
 809                         bitmap_fill(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 810                         bitmap_fill(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 811                         spin_lock(&vbq->lock);
 812                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 813                         spin_unlock(&vbq->lock);
 814                         spin_unlock(&vb->lock);
 815                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
 816                 } else
 817                         spin_unlock(&vb->lock);
 818         }
 819         rcu_read_unlock();
 820
 821         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
 822                 list_del(&vb->purge);
 823                 free_vmap_block(vb);
 824         }
 825 }
 826
 827 static void purge_fragmented_blocks_thiscpu(void)
 828 {
 829         purge_fragmented_blocks(smp_processor_id());
 830 }
 831
 832 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
 833 {
 834         int cpu;
 835
 836         for_each_possible_cpu(cpu)
 837                 purge_fragmented_blocks(cpu);
 838 }
 839
 840 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 841 {
 842         struct vmap_block_queue *vbq;
 843         struct vmap_block *vb;
 844         unsigned long addr = 0;
 845         unsigned int order;
 846         int purge = 0;
 847
 848         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 849         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 850         order = get_order(size);
 851
 852 again:
 853         rcu_read_lock();
 854         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 855         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 856                 int i;
 857
 858                 spin_lock(&vb->lock);
 859                 if (vb->free < 1UL << order)
 860                         goto next;
 861
 862                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 863                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 864
 865                 if (i < 0) {
 866                         if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 867                                 /* fragmented and no outstanding allocations */
 868                                 BUG_ON(vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS);
 869                                 purge = 1;
 870                         }
 871                         goto next;
 872                 }
 873                 addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 874                 BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 875                                 addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 876                 vb->free -= 1UL << order;
 877                 if (vb->free == 0) {
 878                         spin_lock(&vbq->lock);
 879                         list_del_rcu(&vb->free_list);
 880                         spin_unlock(&vbq->lock);
 881                 }
 882                 spin_unlock(&vb->lock);
 883                 break;
 884 next:
 885                 spin_unlock(&vb->lock);
 886         }
 887
 888         if (purge)
 889                 purge_fragmented_blocks_thiscpu();
 890
 891         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 892         rcu_read_unlock();
 893
 894         if (!addr) {
 895                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 896                 if (IS_ERR(vb))
 897                         return vb;
 898                 goto again;
 899         }
 900
 901         return (void *)addr;
 902 }
 903
 904 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 905 {
 906         unsigned long offset;
 907         unsigned long vb_idx;
 908         unsigned int order;
 909         struct vmap_block *vb;
 910
 911         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 912         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 913
 914         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 915
 916         order = get_order(size);
 917
 918         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 919
 920         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 921         rcu_read_lock();
 922         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 923         rcu_read_unlock();
 924         BUG_ON(!vb);
 925
 926         spin_lock(&vb->lock);
 927         BUG_ON(bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order));
 928
 929         vb->dirty += 1UL << order;
 930         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 931                 BUG_ON(vb->free);
 932                 spin_unlock(&vb->lock);
 933                 free_vmap_block(vb);
 934         } else
 935                 spin_unlock(&vb->lock);
 936 }
 937
 938 /**
 939  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 940  *
 941  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 942  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 943  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 944  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 945  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 946  *
 947  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 948  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 949  * from the vmap layer.
 950  */
 951 void vm_unmap_aliases(void)
 952 {
 953         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 954         int cpu;
 955         int flush = 0;
 956
 957         if (unlikely(!vmap_initialized))
 958                 return;
 959
 960         for_each_possible_cpu(cpu) {
 961                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 962                 struct vmap_block *vb;
 963
 964                 rcu_read_lock();
 965                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 966                         int i;
 967
 968                         spin_lock(&vb->lock);
 969                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 970                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 971                                 unsigned long s, e;
 972                                 int j;
 973                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 974                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 975
 976                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 977                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 978                                 vunmap_page_range(s, e);
 979                                 flush = 1;
 980
 981                                 if (s < start)
 982                                         start = s;
 983                                 if (e > end)
 984                                         end = e;
 985
 986                                 i = j;
 987                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 988                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 989                         }
 990                         spin_unlock(&vb->lock);
 991                 }
 992                 rcu_read_unlock();
 993         }
 994
 995         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 996 }
 997 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 998
 999 /**
1000  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1001  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1002  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1003  */
1004 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1005 {
1006         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1007         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1008
1009         BUG_ON(!addr);
1010         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1011         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1012         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1013
1014         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1015         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1016
1017         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1018                 vb_free(mem, size);
1019         else
1020                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1023
1024 /**
1025  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1026  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1027  * @count: number of pages
1028  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1029  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1030  *
1031  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1032  */
1033 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1034 {
1035         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1036         unsigned long addr;
1037         void *mem;
1038
1039         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1040                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1041                 if (IS_ERR(mem))
1042                         return NULL;
1043                 addr = (unsigned long)mem;
1044         } else {
1045                 struct vmap_area *va;
1046                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1047                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1048                 if (IS_ERR(va))
1049                         return NULL;
1050
1051                 addr = va->va_start;
1052                 mem = (void *)addr;
1053         }
1054         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1055                 vm_unmap_ram(mem, count);
1056                 return NULL;
1057         }
1058         return mem;
1059 }
1060 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1061
1062 /**
1063  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1064  * @vm: vm_struct to register
1065  * @align: requested alignment
1066  *
1067  * This function is used to register kernel vm area before
1068  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1069  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1070  * vm->addr contains the allocated address.
1071  *
1072  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1073  */
1074 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1075 {
1076         static size_t vm_init_off __initdata;
1077         unsigned long addr;
1078
1079         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1080         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1081
1082         vm->addr = (void *)addr;
1083
1084         vm->next = vmlist;
1085         vmlist = vm;
1086 }
1087
1088 void __init vmalloc_init(void)
1089 {
1090         struct vmap_area *va;
1091         struct vm_struct *tmp;
1092         int i;
1093
1094         for_each_possible_cpu(i) {
1095                 struct vmap_block_queue *vbq;
1096
1097                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1098                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1099                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1100         }
1101
1102         /* Import existing vmlist entries. */
1103         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1104                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1105                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1106                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1107                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1108                 __insert_vmap_area(va);
1109         }
1110
1111         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1112
1113         vmap_initialized = true;
1114 }
1115
1116 /**
1117  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1118  * @addr: start of the VM area to map
1119  * @size: size of the VM area to map
1120  * @prot: page protection flags to use
1121  * @pages: pages to map
1122  *
1123  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1124  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1125  * friends.
1126  *
1127  * NOTE:
1128  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1129  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1130  * before calling this function.
1131  *
1132  * RETURNS:
1133  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1134  */
1135 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1136                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1137 {
1138         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1139 }
1140
1141 /**
1142  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1143  * @addr: start of the VM area to unmap
1144  * @size: size of the VM area to unmap
1145  *
1146  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1147  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1148  * friends.
1149  *
1150  * NOTE:
1151  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1152  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1153  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1154  */
1155 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1156 {
1157         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1158 }
1159
1160 /**
1161  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1162  * @addr: start of the VM area to unmap
1163  * @size: size of the VM area to unmap
1164  *
1165  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1166  * the unmapping and tlb after.
1167  */
1168 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1169 {
1170         unsigned long end = addr + size;
1171
1172         flush_cache_vunmap(addr, end);
1173         vunmap_page_range(addr, end);
1174         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1175 }
1176
1177 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1178 {
1179         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1180         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1181         int err;
1182
1183         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1184         if (err > 0) {
1185                 *pages += err;
1186                 err = 0;
1187         }
1188
1189         return err;
1190 }
1191 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1192
1193 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1194 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1195 struct vm_struct *vmlist;
1196
1197 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1198                               unsigned long flags, void *caller)
1199 {
1200         struct vm_struct *tmp, **p;
1201
1202         vm->flags = flags;
1203         vm->addr = (void *)va->va_start;
1204         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1205         vm->caller = caller;
1206         va->private = vm;
1207         va->flags |= VM_VM_AREA;
1208
1209         write_lock(&vmlist_lock);
1210         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1211                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1212                         break;
1213         }
1214         vm->next = *p;
1215         *p = vm;
1216         write_unlock(&vmlist_lock);
1217 }
1218
1219 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1220                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1221                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1222 {
1223         static struct vmap_area *va;
1224         struct vm_struct *area;
1225
1226         BUG_ON(in_interrupt());
1227         if (flags & VM_IOREMAP) {
1228                 int bit = fls(size);
1229
1230                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1231                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1232                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1233                         bit = PAGE_SHIFT;
1234
1235                 align = 1ul << bit;
1236         }
1237
1238         size = PAGE_ALIGN(size);
1239         if (unlikely(!size))
1240                 return NULL;
1241
1242         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1243         if (unlikely(!area))
1244                 return NULL;
1245
1246         /*
1247          * We always allocate a guard page.
1248          */
1249         size += PAGE_SIZE;
1250
1251         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1252         if (IS_ERR(va)) {
1253                 kfree(area);
1254                 return NULL;
1255         }
1256
1257         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1258         return area;
1259 }
1260
1261 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1262                                 unsigned long start, unsigned long end)
1263 {
1264         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1265                                                 __builtin_return_address(0));
1266 }
1267 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1268
1269 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1270                                        unsigned long start, unsigned long end,
1271                                        void *caller)
1272 {
1273         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1274                                   caller);
1275 }
1276
1277 /**
1278  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1279  *      @size:          size of the area
1280  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1281  *
1282  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1283  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1284  *      on success or %NULL on failure.
1285  */
1286 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1287 {
1288         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1289                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1290 }
1291
1292 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1293                                 void *caller)
1294 {
1295         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1296                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1297 }
1298
1299 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1300                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1301 {
1302         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1303                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1304 }
1305
1306 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1307 {
1308         struct vmap_area *va;
1309
1310         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1311         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1312                 return va->private;
1313
1314         return NULL;
1315 }
1316
1317 /**
1318  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1319  *      @addr:          base address
1320  *
1321  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1322  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1323  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1324  */
1325 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1326 {
1327         struct vmap_area *va;
1328
1329         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1330         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1331                 struct vm_struct *vm = va->private;
1332                 struct vm_struct *tmp, **p;
1333                 /*
1334                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1335                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1336                  * vmap.)
1337                  */
1338                 write_lock(&vmlist_lock);
1339                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1340                         ;
1341                 *p = tmp->next;
1342                 write_unlock(&vmlist_lock);
1343
1344                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1345                 free_unmap_vmap_area(va);
1346                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1347
1348                 return vm;
1349         }
1350         return NULL;
1351 }
1352
1353 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1354 {
1355         struct vm_struct *area;
1356
1357         if (!addr)
1358                 return;
1359
1360         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1361                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1362                 return;
1363         }
1364
1365         area = remove_vm_area(addr);
1366         if (unlikely(!area)) {
1367                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1368                                 addr);
1369                 return;
1370         }
1371
1372         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1373         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1374
1375         if (deallocate_pages) {
1376                 int i;
1377
1378                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1379                         struct page *page = area->pages[i];
1380
1381                         BUG_ON(!page);
1382                         __free_page(page);
1383                 }
1384
1385                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1386                         vfree(area->pages);
1387                 else
1388                         kfree(area->pages);
1389         }
1390
1391         kfree(area);
1392         return;
1393 }
1394
1395 /**
1396  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1397  *      @addr:          memory base address
1398  *
1399  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1400  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1401  *      NULL, no operation is performed.
1402  *
1403  *      Must not be called in interrupt context.
1404  */
1405 void vfree(const void *addr)
1406 {
1407         BUG_ON(in_interrupt());
1408
1409         kmemleak_free(addr);
1410
1411         __vunmap(addr, 1);
1412 }
1413 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1414
1415 /**
1416  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1417  *      @addr:          memory base address
1418  *
1419  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1420  *      which was created from the page array passed to vmap().
1421  *
1422  *      Must not be called in interrupt context.
1423  */
1424 void vunmap(const void *addr)
1425 {
1426         BUG_ON(in_interrupt());
1427         might_sleep();
1428         __vunmap(addr, 0);
1429 }
1430 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1431
1432 /**
1433  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1434  *      @pages:         array of page pointers
1435  *      @count:         number of pages to map
1436  *      @flags:         vm_area->flags
1437  *      @prot:          page protection for the mapping
1438  *
1439  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1440  *      space.
1441  */
1442 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1443                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1444 {
1445         struct vm_struct *area;
1446
1447         might_sleep();
1448
1449         if (count > totalram_pages)
1450                 return NULL;
1451
1452         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1453                                         __builtin_return_address(0));
1454         if (!area)
1455                 return NULL;
1456
1457         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1458                 vunmap(area->addr);
1459                 return NULL;
1460         }
1461
1462         return area->addr;
1463 }
1464 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1465
1466 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1467                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1468                             int node, void *caller);
1469 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1470                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1471 {
1472         struct page **pages;
1473         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1474         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1475
1476         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1477         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1478
1479         area->nr_pages = nr_pages;
1480         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1481         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1482                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1483                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1484                 area->flags |= VM_VPAGES;
1485         } else {
1486                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1487         }
1488         area->pages = pages;
1489         area->caller = caller;
1490         if (!area->pages) {
1491                 remove_vm_area(area->addr);
1492                 kfree(area);
1493                 return NULL;
1494         }
1495
1496         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1497                 struct page *page;
1498
1499                 if (node < 0)
1500                         page = alloc_page(gfp_mask);
1501                 else
1502                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1503
1504                 if (unlikely(!page)) {
1505                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1506                         area->nr_pages = i;
1507                         goto fail;
1508                 }
1509                 area->pages[i] = page;
1510         }
1511
1512         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1513                 goto fail;
1514         return area->addr;
1515
1516 fail:
1517         vfree(area->addr);
1518         return NULL;
1519 }
1520
1521 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1522 {
1523         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1524                                          __builtin_return_address(0));
1525
1526         /*
1527          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1528          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1529          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1530          */
1531         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1532
1533         return addr;
1534 }
1535
1536 /**
1537  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1538  *      @size:          allocation size
1539  *      @align:         desired alignment
1540  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1541  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1542  *      @node:          node to use for allocation or -1
1543  *      @caller:        caller's return address
1544  *
1545  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1546  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1547  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1548  */
1549 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1550                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1551                             int node, void *caller)
1552 {
1553         struct vm_struct *area;
1554         void *addr;
1555         unsigned long real_size = size;
1556
1557         size = PAGE_ALIGN(size);
1558         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1559                 return NULL;
1560
1561         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1562                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1563
1564         if (!area)
1565                 return NULL;
1566
1567         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1568
1569         /*
1570          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1571          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1572          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1573          */
1574         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1575
1576         return addr;
1577 }
1578
1579 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1580 {
1581         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1582                                 __builtin_return_address(0));
1583 }
1584 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1585
1586 /**
1587  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1588  *      @size:          allocation size
1589  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1590  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1591  *
1592  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1593  *      use __vmalloc() instead.
1594  */
1595 void *vmalloc(unsigned long size)
1596 {
1597         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1598                                         -1, __builtin_return_address(0));
1599 }
1600 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1601
1602 /**
1603  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1604  * @size: allocation size
1605  *
1606  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1607  * without leaking data.
1608  */
1609 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1610 {
1611         struct vm_struct *area;
1612         void *ret;
1613
1614         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1615                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1616                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1617         if (ret) {
1618                 area = find_vm_area(ret);
1619                 area->flags |= VM_USERMAP;
1620         }
1621         return ret;
1622 }
1623 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1624
1625 /**
1626  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1627  *      @size:          allocation size
1628  *      @node:          numa node
1629  *
1630  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1631  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1632  *
1633  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1634  *      use __vmalloc() instead.
1635  */
1636 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1637 {
1638         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1639                                         node, __builtin_return_address(0));
1640 }
1641 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1642
1643 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1644 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1645 #endif
1646
1647 /**
1648  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1649  *      @size:          allocation size
1650  *
1651  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1652  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1653  *      executable kernel virtual space.
1654  *
1655  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1656  *      use __vmalloc() instead.
1657  */
1658
1659 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1660 {
1661         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1662                               -1, __builtin_return_address(0));
1663 }
1664
1665 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1666 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1667 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1668 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1669 #else
1670 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1671 #endif
1672
1673 /**
1674  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1675  *      @size:          allocation size
1676  *
1677  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1678  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1679  */
1680 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1681 {
1682         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1683                               -1, __builtin_return_address(0));
1684 }
1685 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1686
1687 /**
1688  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1689  *      @size:          allocation size
1690  *
1691  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1692  * mapped to userspace without leaking data.
1693  */
1694 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1695 {
1696         struct vm_struct *area;
1697         void *ret;
1698
1699         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1700                              -1, __builtin_return_address(0));
1701         if (ret) {
1702                 area = find_vm_area(ret);
1703                 area->flags |= VM_USERMAP;
1704         }
1705         return ret;
1706 }
1707 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1708
1709 /*
1710  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1711  * If the page is not present, fill zero.
1712  */
1713
1714 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1715 {
1716         struct page *p;
1717         int copied = 0;
1718
1719         while (count) {
1720                 unsigned long offset, length;
1721
1722                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1723                 length = PAGE_SIZE - offset;
1724                 if (length > count)
1725                         length = count;
1726                 p = vmalloc_to_page(addr);
1727                 /*
1728                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1729                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1730                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1731                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1732                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1733                  */
1734                 if (p) {
1735                         /*
1736                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1737                          * function description)
1738                          */
1739                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1740                         memcpy(buf, map + offset, length);
1741                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1742                 } else
1743                         memset(buf, 0, length);
1744
1745                 addr += length;
1746                 buf += length;
1747                 copied += length;
1748                 count -= length;
1749         }
1750         return copied;
1751 }
1752
1753 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1754 {
1755         struct page *p;
1756         int copied = 0;
1757
1758         while (count) {
1759                 unsigned long offset, length;
1760
1761                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1762                 length = PAGE_SIZE - offset;
1763                 if (length > count)
1764                         length = count;
1765                 p = vmalloc_to_page(addr);
1766                 /*
1767                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1768                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1769                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1770                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1771                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1772                  */
1773                 if (p) {
1774                         /*
1775                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1776                          * function description)
1777                          */
1778                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1779                         memcpy(map + offset, buf, length);
1780                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1781                 }
1782                 addr += length;
1783                 buf += length;
1784                 copied += length;
1785                 count -= length;
1786         }
1787         return copied;
1788 }
1789
1790 /**
1791  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1792  *      @buf:           buffer for reading data
1793  *      @addr:          vm address.
1794  *      @count:         number of bytes to be read.
1795  *
1796  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1797  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1798  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1799  *
1800  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1801  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1802  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1803  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1804  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1805  *
1806  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1807  *      vm_struct area, returns 0.
1808  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1809  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1810  *
1811  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1812  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1813  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1814  *      any informaion, as /dev/kmem.
1815  *
1816  */
1817
1818 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1819 {
1820         struct vm_struct *tmp;
1821         char *vaddr, *buf_start = buf;
1822         unsigned long buflen = count;
1823         unsigned long n;
1824
1825         /* Don't allow overflow */
1826         if ((unsigned long) addr + count < count)
1827                 count = -(unsigned long) addr;
1828
1829         read_lock(&vmlist_lock);
1830         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1831                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1832                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1833                         continue;
1834                 while (addr < vaddr) {
1835                         if (count == 0)
1836                                 goto finished;
1837                         *buf = '\0';
1838                         buf++;
1839                         addr++;
1840                         count--;
1841                 }
1842                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1843                 if (n > count)
1844                         n = count;
1845                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1846                         aligned_vread(buf, addr, n);
1847                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1848                         memset(buf, 0, n);
1849                 buf += n;
1850                 addr += n;
1851                 count -= n;
1852         }
1853 finished:
1854         read_unlock(&vmlist_lock);
1855
1856         if (buf == buf_start)
1857                 return 0;
1858         /* zero-fill memory holes */
1859         if (buf != buf_start + buflen)
1860                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1861
1862         return buflen;
1863 }
1864
1865 /**
1866  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1867  *      @buf:           buffer for source data
1868  *      @addr:          vm address.
1869  *      @count:         number of bytes to be read.
1870  *
1871  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1872  *      (same number to @count).
1873  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1874  *      vmalloc area, returns 0.
1875  *
1876  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1877  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1878  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1879  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1880  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1881  *
1882  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1883  *      vm_struct area, returns 0.
1884  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1885  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1886  *
1887  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1888  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1889  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1890  *      any informaion, as /dev/kmem.
1891  *
1892  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1893  */
1894
1895 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1896 {
1897         struct vm_struct *tmp;
1898         char *vaddr;
1899         unsigned long n, buflen;
1900         int copied = 0;
1901
1902         /* Don't allow overflow */
1903         if ((unsigned long) addr + count < count)
1904                 count = -(unsigned long) addr;
1905         buflen = count;
1906
1907         read_lock(&vmlist_lock);
1908         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1909                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1910                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1911                         continue;
1912                 while (addr < vaddr) {
1913                         if (count == 0)
1914                                 goto finished;
1915                         buf++;
1916                         addr++;
1917                         count--;
1918                 }
1919                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1920                 if (n > count)
1921                         n = count;
1922                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1923                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1924                         copied++;
1925                 }
1926                 buf += n;
1927                 addr += n;
1928                 count -= n;
1929         }
1930 finished:
1931         read_unlock(&vmlist_lock);
1932         if (!copied)
1933                 return 0;
1934         return buflen;
1935 }
1936
1937 /**
1938  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1939  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1940  *      @addr:          vmalloc memory
1941  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1942  *
1943  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1944  *
1945  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1946  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1947  *      that criteria isn't met.
1948  *
1949  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1950  */
1951 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1952                                                 unsigned long pgoff)
1953 {
1954         struct vm_struct *area;
1955         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1956         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1957
1958         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1959                 return -EINVAL;
1960
1961         area = find_vm_area(addr);
1962         if (!area)
1963                 return -EINVAL;
1964
1965         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1966                 return -EINVAL;
1967
1968         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1969                 return -EINVAL;
1970
1971         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1972         do {
1973                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1974                 int ret;
1975
1976                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1977                 if (ret)
1978                         return ret;
1979
1980                 uaddr += PAGE_SIZE;
1981                 addr += PAGE_SIZE;
1982                 usize -= PAGE_SIZE;
1983         } while (usize > 0);
1984
1985         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1986         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1987
1988         return 0;
1989 }
1990 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1991
1992 /*
1993  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1994  * have one.
1995  */
1996 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1997 {
1998 }
1999
2000
2001 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2002 {
2003         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
2004         return 0;
2005 }
2006
2007 /**
2008  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2009  *      @size:          size of the area
2010  *
2011  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2012  *
2013  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2014  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2015  *      are created.  If the kernel address space is not shared
2016  *      between processes, it syncs the pagetable across all
2017  *      processes.
2018  */
2019 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
2020 {
2021         struct vm_struct *area;
2022
2023         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2024                                 __builtin_return_address(0));
2025         if (area == NULL)
2026                 return NULL;
2027
2028         /*
2029          * This ensures that page tables are constructed for this region
2030          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2031          */
2032         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2033                                 area->size, f, NULL)) {
2034                 free_vm_area(area);
2035                 return NULL;
2036         }
2037
2038         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
2039            mappings */
2040         vmalloc_sync_all();
2041
2042         return area;
2043 }
2044 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2045
2046 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2047 {
2048         struct vm_struct *ret;
2049         ret = remove_vm_area(area->addr);
2050         BUG_ON(ret != area);
2051         kfree(area);
2052 }
2053 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2054
2055 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2056 {
2057         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2058 }
2059
2060 /**
2061  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2062  * @end: target address
2063  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2064  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2065  *
2066  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2067  *          %false if no vmap_area exists
2068  *
2069  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2070  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2071  */
2072 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2073                                struct vmap_area **pnext,
2074                                struct vmap_area **pprev)
2075 {
2076         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2077         struct vmap_area *va = NULL;
2078
2079         while (n) {
2080                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2081                 if (end < va->va_end)
2082                         n = n->rb_left;
2083                 else if (end > va->va_end)
2084                         n = n->rb_right;
2085                 else
2086                         break;
2087         }
2088
2089         if (!va)
2090                 return false;
2091
2092         if (va->va_end > end) {
2093                 *pnext = va;
2094                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2095         } else {
2096                 *pprev = va;
2097                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2098         }
2099         return true;
2100 }
2101
2102 /**
2103  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2104  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2105  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2106  * @align: alignment
2107  *
2108  * Returns: determined end address
2109  *
2110  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2111  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2112  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2113  *
2114  * Please note that the address returned by this function may fall
2115  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2116  * that.
2117  */
2118 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2119                                        struct vmap_area **pprev,
2120                                        unsigned long align)
2121 {
2122         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2123         unsigned long addr;
2124
2125         if (*pnext)
2126                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2127         else
2128                 addr = vmalloc_end;
2129
2130         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2131                 *pnext = *pprev;
2132                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2133         }
2134
2135         return addr;
2136 }
2137
2138 /**
2139  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2140  * @offsets: array containing offset of each area
2141  * @sizes: array containing size of each area
2142  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2143  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2144  * @gfp_mask: allocation mask
2145  *
2146  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2147  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2148  *
2149  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2150  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2151  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2152  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2153  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2154  * are allocated from top.
2155  *
2156  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2157  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2158  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2159  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2160  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2161  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2162  */
2163 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2164                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2165                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2166 {
2167         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2168         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2169         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2170         struct vm_struct **vms;
2171         int area, area2, last_area, term_area;
2172         unsigned long base, start, end, last_end;
2173         bool purged = false;
2174
2175         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2176
2177         /* verify parameters and allocate data structures */
2178         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2179         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2180                 start = offsets[area];
2181                 end = start + sizes[area];
2182
2183                 /* is everything aligned properly? */
2184                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2185                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2186
2187                 /* detect the area with the highest address */
2188                 if (start > offsets[last_area])
2189                         last_area = area;
2190
2191                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2192                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2193                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2194
2195                         if (area2 == area)
2196                                 continue;
2197
2198                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2199                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2200                 }
2201         }
2202         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2203
2204         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2205                 WARN_ON(true);
2206                 return NULL;
2207         }
2208
2209         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2210         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2211         if (!vas || !vms)
2212                 goto err_free;
2213
2214         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2215                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2216                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2217                 if (!vas[area] || !vms[area])
2218                         goto err_free;
2219         }
2220 retry:
2221         spin_lock(&vmap_area_lock);
2222
2223         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2224         area = term_area = last_area;
2225         start = offsets[area];
2226         end = start + sizes[area];
2227
2228         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2229                 base = vmalloc_end - last_end;
2230                 goto found;
2231         }
2232         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2233
2234         while (true) {
2235                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2236                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2237
2238                 /*
2239                  * base might have underflowed, add last_end before
2240                  * comparing.
2241                  */
2242                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2243                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2244                         if (!purged) {
2245                                 purge_vmap_area_lazy();
2246                                 purged = true;
2247                                 goto retry;
2248                         }
2249                         goto err_free;
2250                 }
2251
2252                 /*
2253                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2254                  * right below next and then recheck.
2255                  */
2256                 if (next && next->va_start < base + end) {
2257                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2258                         term_area = area;
2259                         continue;
2260                 }
2261
2262                 /*
2263                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2264                  * base so that it's right below new next and then
2265                  * recheck.
2266                  */
2267                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2268                         next = prev;
2269                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2270                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2271                         term_area = area;
2272                         continue;
2273                 }
2274
2275                 /*
2276                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2277                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2278                  */
2279                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2280                 if (area == term_area)
2281                         break;
2282                 start = offsets[area];
2283                 end = start + sizes[area];
2284                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2285         }
2286 found:
2287         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2288         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2289                 struct vmap_area *va = vas[area];
2290
2291                 va->va_start = base + offsets[area];
2292                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2293                 __insert_vmap_area(va);
2294         }
2295
2296         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2297
2298         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2299
2300         /* insert all vm's */
2301         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2302                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2303                                   pcpu_get_vm_areas);
2304
2305         kfree(vas);
2306         return vms;
2307
2308 err_free:
2309         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2310                 if (vas)
2311                         kfree(vas[area]);
2312                 if (vms)
2313                         kfree(vms[area]);
2314         }
2315         kfree(vas);
2316         kfree(vms);
2317         return NULL;
2318 }
2319
2320 /**
2321  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2322  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2323  * @nr_vms: the number of allocated areas
2324  *
2325  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2326  */
2327 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2328 {
2329         int i;
2330
2331         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2332                 free_vm_area(vms[i]);
2333         kfree(vms);
2334 }
2335
2336 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2337 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2338 {
2339         loff_t n = *pos;
2340         struct vm_struct *v;
2341
2342         read_lock(&vmlist_lock);
2343         v = vmlist;
2344         while (n > 0 && v) {
2345                 n--;
2346                 v = v->next;
2347         }
2348         if (!n)
2349                 return v;
2350
2351         return NULL;
2352
2353 }
2354
2355 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2356 {
2357         struct vm_struct *v = p;
2358
2359         ++*pos;
2360         return v->next;
2361 }
2362
2363 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2364 {
2365         read_unlock(&vmlist_lock);
2366 }
2367
2368 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2369 {
2370         if (NUMA_BUILD) {
2371                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2372
2373                 if (!counters)
2374                         return;
2375
2376                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2377
2378                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2379                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2380
2381                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2382                         if (counters[nr])
2383                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2384         }
2385 }
2386
2387 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2388 {
2389         struct vm_struct *v = p;
2390
2391         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2392                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2393
2394         if (v->caller) {
2395                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2396
2397                 seq_putc(m, ' ');
2398                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2399                 seq_puts(m, buff);
2400         }
2401
2402         if (v->nr_pages)
2403                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2404
2405         if (v->phys_addr)
2406                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2407
2408         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2409                 seq_printf(m, " ioremap");
2410
2411         if (v->flags & VM_ALLOC)
2412                 seq_printf(m, " vmalloc");
2413
2414         if (v->flags & VM_MAP)
2415                 seq_printf(m, " vmap");
2416
2417         if (v->flags & VM_USERMAP)
2418                 seq_printf(m, " user");
2419
2420         if (v->flags & VM_VPAGES)
2421                 seq_printf(m, " vpages");
2422
2423         show_numa_info(m, v);
2424         seq_putc(m, '\n');
2425         return 0;
2426 }
2427
2428 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2429         .start = s_start,
2430         .next = s_next,
2431         .stop = s_stop,
2432         .show = s_show,
2433 };
2434
2435 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2436 {
2437         unsigned int *ptr = NULL;
2438         int ret;
2439
2440         if (NUMA_BUILD)
2441                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2442         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2443         if (!ret) {
2444                 struct seq_file *m = file->private_data;
2445                 m->private = ptr;
2446         } else
2447                 kfree(ptr);
2448         return ret;
2449 }
2450
2451 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2452         .open           = vmalloc_open,
2453         .read           = seq_read,
2454         .llseek         = seq_lseek,
2455         .release        = seq_release_private,
2456 };
2457
2458 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2459 {
2460         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2461         return 0;
2462 }
2463 module_init(proc_vmalloc_init);
2464 #endif
2465