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