Linux 5.5-rc1
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmalloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/vmalloc.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
6  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
7  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
8  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
9  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
10  */
11
12 #include <linux/vmalloc.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/highmem.h>
16 #include <linux/sched/signal.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/interrupt.h>
20 #include <linux/proc_fs.h>
21 #include <linux/seq_file.h>
22 #include <linux/set_memory.h>
23 #include <linux/debugobjects.h>
24 #include <linux/kallsyms.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/notifier.h>
27 #include <linux/rbtree.h>
28 #include <linux/radix-tree.h>
29 #include <linux/rcupdate.h>
30 #include <linux/pfn.h>
31 #include <linux/kmemleak.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/llist.h>
35 #include <linux/bitops.h>
36 #include <linux/rbtree_augmented.h>
37
38 #include <linux/uaccess.h>
39 #include <asm/tlbflush.h>
40 #include <asm/shmparam.h>
41
42 #include "internal.h"
43
44 struct vfree_deferred {
45         struct llist_head list;
46         struct work_struct wq;
47 };
48 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
49
50 static void __vunmap(const void *, int);
51
52 static void free_work(struct work_struct *w)
53 {
54         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
55         struct llist_node *t, *llnode;
56
57         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&p->list))
58                 __vunmap((void *)llnode, 1);
59 }
60
61 /*** Page table manipulation functions ***/
62
63 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
64 {
65         pte_t *pte;
66
67         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
68         do {
69                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
70                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
71         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
72 }
73
74 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
75 {
76         pmd_t *pmd;
77         unsigned long next;
78
79         pmd = pmd_offset(pud, addr);
80         do {
81                 next = pmd_addr_end(addr, end);
82                 if (pmd_clear_huge(pmd))
83                         continue;
84                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
85                         continue;
86                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
87         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
88 }
89
90 static void vunmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr, unsigned long end)
91 {
92         pud_t *pud;
93         unsigned long next;
94
95         pud = pud_offset(p4d, addr);
96         do {
97                 next = pud_addr_end(addr, end);
98                 if (pud_clear_huge(pud))
99                         continue;
100                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
101                         continue;
102                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
103         } while (pud++, addr = next, addr != end);
104 }
105
106 static void vunmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
107 {
108         p4d_t *p4d;
109         unsigned long next;
110
111         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
112         do {
113                 next = p4d_addr_end(addr, end);
114                 if (p4d_clear_huge(p4d))
115                         continue;
116                 if (p4d_none_or_clear_bad(p4d))
117                         continue;
118                 vunmap_pud_range(p4d, addr, next);
119         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
120 }
121
122 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
123 {
124         pgd_t *pgd;
125         unsigned long next;
126
127         BUG_ON(addr >= end);
128         pgd = pgd_offset_k(addr);
129         do {
130                 next = pgd_addr_end(addr, end);
131                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
132                         continue;
133                 vunmap_p4d_range(pgd, addr, next);
134         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
135 }
136
137 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
138                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
139 {
140         pte_t *pte;
141
142         /*
143          * nr is a running index into the array which helps higher level
144          * callers keep track of where we're up to.
145          */
146
147         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
148         if (!pte)
149                 return -ENOMEM;
150         do {
151                 struct page *page = pages[*nr];
152
153                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
154                         return -EBUSY;
155                 if (WARN_ON(!page))
156                         return -ENOMEM;
157                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
158                 (*nr)++;
159         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
160         return 0;
161 }
162
163 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
164                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
165 {
166         pmd_t *pmd;
167         unsigned long next;
168
169         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
170         if (!pmd)
171                 return -ENOMEM;
172         do {
173                 next = pmd_addr_end(addr, end);
174                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
175                         return -ENOMEM;
176         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
177         return 0;
178 }
179
180 static int vmap_pud_range(p4d_t *p4d, unsigned long addr,
181                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
182 {
183         pud_t *pud;
184         unsigned long next;
185
186         pud = pud_alloc(&init_mm, p4d, addr);
187         if (!pud)
188                 return -ENOMEM;
189         do {
190                 next = pud_addr_end(addr, end);
191                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
192                         return -ENOMEM;
193         } while (pud++, addr = next, addr != end);
194         return 0;
195 }
196
197 static int vmap_p4d_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
198                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
199 {
200         p4d_t *p4d;
201         unsigned long next;
202
203         p4d = p4d_alloc(&init_mm, pgd, addr);
204         if (!p4d)
205                 return -ENOMEM;
206         do {
207                 next = p4d_addr_end(addr, end);
208                 if (vmap_pud_range(p4d, addr, next, prot, pages, nr))
209                         return -ENOMEM;
210         } while (p4d++, addr = next, addr != end);
211         return 0;
212 }
213
214 /*
215  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
216  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
217  *
218  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
219  */
220 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
221                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
222 {
223         pgd_t *pgd;
224         unsigned long next;
225         unsigned long addr = start;
226         int err = 0;
227         int nr = 0;
228
229         BUG_ON(addr >= end);
230         pgd = pgd_offset_k(addr);
231         do {
232                 next = pgd_addr_end(addr, end);
233                 err = vmap_p4d_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
234                 if (err)
235                         return err;
236         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
237
238         return nr;
239 }
240
241 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
242                            pgprot_t prot, struct page **pages)
243 {
244         int ret;
245
246         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
247         flush_cache_vmap(start, end);
248         return ret;
249 }
250
251 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
252 {
253         /*
254          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
255          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
256          * just put it in the vmalloc space.
257          */
258 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
259         unsigned long addr = (unsigned long)x;
260         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
261                 return 1;
262 #endif
263         return is_vmalloc_addr(x);
264 }
265
266 /*
267  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
268  */
269 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
270 {
271         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
272         struct page *page = NULL;
273         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
274         p4d_t *p4d;
275         pud_t *pud;
276         pmd_t *pmd;
277         pte_t *ptep, pte;
278
279         /*
280          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
281          * architectures that do not vmalloc module space
282          */
283         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
284
285         if (pgd_none(*pgd))
286                 return NULL;
287         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
288         if (p4d_none(*p4d))
289                 return NULL;
290         pud = pud_offset(p4d, addr);
291
292         /*
293          * Don't dereference bad PUD or PMD (below) entries. This will also
294          * identify huge mappings, which we may encounter on architectures
295          * that define CONFIG_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y. Such regions will be
296          * identified as vmalloc addresses by is_vmalloc_addr(), but are
297          * not [unambiguously] associated with a struct page, so there is
298          * no correct value to return for them.
299          */
300         WARN_ON_ONCE(pud_bad(*pud));
301         if (pud_none(*pud) || pud_bad(*pud))
302                 return NULL;
303         pmd = pmd_offset(pud, addr);
304         WARN_ON_ONCE(pmd_bad(*pmd));
305         if (pmd_none(*pmd) || pmd_bad(*pmd))
306                 return NULL;
307
308         ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
309         pte = *ptep;
310         if (pte_present(pte))
311                 page = pte_page(pte);
312         pte_unmap(ptep);
313         return page;
314 }
315 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
316
317 /*
318  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
319  */
320 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
321 {
322         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
323 }
324 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
325
326
327 /*** Global kva allocator ***/
328
329 #define DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK 0
330 #define DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK 0
331
332
333 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
334 static DEFINE_SPINLOCK(free_vmap_area_lock);
335 /* Export for kexec only */
336 LIST_HEAD(vmap_area_list);
337 static LLIST_HEAD(vmap_purge_list);
338 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
339 static bool vmap_initialized __read_mostly;
340
341 /*
342  * This kmem_cache is used for vmap_area objects. Instead of
343  * allocating from slab we reuse an object from this cache to
344  * make things faster. Especially in "no edge" splitting of
345  * free block.
346  */
347 static struct kmem_cache *vmap_area_cachep;
348
349 /*
350  * This linked list is used in pair with free_vmap_area_root.
351  * It gives O(1) access to prev/next to perform fast coalescing.
352  */
353 static LIST_HEAD(free_vmap_area_list);
354
355 /*
356  * This augment red-black tree represents the free vmap space.
357  * All vmap_area objects in this tree are sorted by va->va_start
358  * address. It is used for allocation and merging when a vmap
359  * object is released.
360  *
361  * Each vmap_area node contains a maximum available free block
362  * of its sub-tree, right or left. Therefore it is possible to
363  * find a lowest match of free area.
364  */
365 static struct rb_root free_vmap_area_root = RB_ROOT;
366
367 /*
368  * Preload a CPU with one object for "no edge" split case. The
369  * aim is to get rid of allocations from the atomic context, thus
370  * to use more permissive allocation masks.
371  */
372 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_area *, ne_fit_preload_node);
373
374 static __always_inline unsigned long
375 va_size(struct vmap_area *va)
376 {
377         return (va->va_end - va->va_start);
378 }
379
380 static __always_inline unsigned long
381 get_subtree_max_size(struct rb_node *node)
382 {
383         struct vmap_area *va;
384
385         va = rb_entry_safe(node, struct vmap_area, rb_node);
386         return va ? va->subtree_max_size : 0;
387 }
388
389 /*
390  * Gets called when remove the node and rotate.
391  */
392 static __always_inline unsigned long
393 compute_subtree_max_size(struct vmap_area *va)
394 {
395         return max3(va_size(va),
396                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_left),
397                 get_subtree_max_size(va->rb_node.rb_right));
398 }
399
400 RB_DECLARE_CALLBACKS_MAX(static, free_vmap_area_rb_augment_cb,
401         struct vmap_area, rb_node, unsigned long, subtree_max_size, va_size)
402
403 static void purge_vmap_area_lazy(void);
404 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(vmap_notify_list);
405 static unsigned long lazy_max_pages(void);
406
407 static atomic_long_t nr_vmalloc_pages;
408
409 unsigned long vmalloc_nr_pages(void)
410 {
411         return atomic_long_read(&nr_vmalloc_pages);
412 }
413
414 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
415 {
416         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
417
418         while (n) {
419                 struct vmap_area *va;
420
421                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
422                 if (addr < va->va_start)
423                         n = n->rb_left;
424                 else if (addr >= va->va_end)
425                         n = n->rb_right;
426                 else
427                         return va;
428         }
429
430         return NULL;
431 }
432
433 /*
434  * This function returns back addresses of parent node
435  * and its left or right link for further processing.
436  */
437 static __always_inline struct rb_node **
438 find_va_links(struct vmap_area *va,
439         struct rb_root *root, struct rb_node *from,
440         struct rb_node **parent)
441 {
442         struct vmap_area *tmp_va;
443         struct rb_node **link;
444
445         if (root) {
446                 link = &root->rb_node;
447                 if (unlikely(!*link)) {
448                         *parent = NULL;
449                         return link;
450                 }
451         } else {
452                 link = &from;
453         }
454
455         /*
456          * Go to the bottom of the tree. When we hit the last point
457          * we end up with parent rb_node and correct direction, i name
458          * it link, where the new va->rb_node will be attached to.
459          */
460         do {
461                 tmp_va = rb_entry(*link, struct vmap_area, rb_node);
462
463                 /*
464                  * During the traversal we also do some sanity check.
465                  * Trigger the BUG() if there are sides(left/right)
466                  * or full overlaps.
467                  */
468                 if (va->va_start < tmp_va->va_end &&
469                                 va->va_end <= tmp_va->va_start)
470                         link = &(*link)->rb_left;
471                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start &&
472                                 va->va_start >= tmp_va->va_end)
473                         link = &(*link)->rb_right;
474                 else
475                         BUG();
476         } while (*link);
477
478         *parent = &tmp_va->rb_node;
479         return link;
480 }
481
482 static __always_inline struct list_head *
483 get_va_next_sibling(struct rb_node *parent, struct rb_node **link)
484 {
485         struct list_head *list;
486
487         if (unlikely(!parent))
488                 /*
489                  * The red-black tree where we try to find VA neighbors
490                  * before merging or inserting is empty, i.e. it means
491                  * there is no free vmap space. Normally it does not
492                  * happen but we handle this case anyway.
493                  */
494                 return NULL;
495
496         list = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
497         return (&parent->rb_right == link ? list->next : list);
498 }
499
500 static __always_inline void
501 link_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root,
502         struct rb_node *parent, struct rb_node **link, struct list_head *head)
503 {
504         /*
505          * VA is still not in the list, but we can
506          * identify its future previous list_head node.
507          */
508         if (likely(parent)) {
509                 head = &rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node)->list;
510                 if (&parent->rb_right != link)
511                         head = head->prev;
512         }
513
514         /* Insert to the rb-tree */
515         rb_link_node(&va->rb_node, parent, link);
516         if (root == &free_vmap_area_root) {
517                 /*
518                  * Some explanation here. Just perform simple insertion
519                  * to the tree. We do not set va->subtree_max_size to
520                  * its current size before calling rb_insert_augmented().
521                  * It is because of we populate the tree from the bottom
522                  * to parent levels when the node _is_ in the tree.
523                  *
524                  * Therefore we set subtree_max_size to zero after insertion,
525                  * to let __augment_tree_propagate_from() puts everything to
526                  * the correct order later on.
527                  */
528                 rb_insert_augmented(&va->rb_node,
529                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
530                 va->subtree_max_size = 0;
531         } else {
532                 rb_insert_color(&va->rb_node, root);
533         }
534
535         /* Address-sort this list */
536         list_add(&va->list, head);
537 }
538
539 static __always_inline void
540 unlink_va(struct vmap_area *va, struct rb_root *root)
541 {
542         if (WARN_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node)))
543                 return;
544
545         if (root == &free_vmap_area_root)
546                 rb_erase_augmented(&va->rb_node,
547                         root, &free_vmap_area_rb_augment_cb);
548         else
549                 rb_erase(&va->rb_node, root);
550
551         list_del(&va->list);
552         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
553 }
554
555 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
556 static void
557 augment_tree_propagate_check(struct rb_node *n)
558 {
559         struct vmap_area *va;
560         struct rb_node *node;
561         unsigned long size;
562         bool found = false;
563
564         if (n == NULL)
565                 return;
566
567         va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
568         size = va->subtree_max_size;
569         node = n;
570
571         while (node) {
572                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
573
574                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) == size) {
575                         node = node->rb_left;
576                 } else {
577                         if (va_size(va) == size) {
578                                 found = true;
579                                 break;
580                         }
581
582                         node = node->rb_right;
583                 }
584         }
585
586         if (!found) {
587                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
588                 pr_emerg("tree is corrupted: %lu, %lu\n",
589                         va_size(va), va->subtree_max_size);
590         }
591
592         augment_tree_propagate_check(n->rb_left);
593         augment_tree_propagate_check(n->rb_right);
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * This function populates subtree_max_size from bottom to upper
599  * levels starting from VA point. The propagation must be done
600  * when VA size is modified by changing its va_start/va_end. Or
601  * in case of newly inserting of VA to the tree.
602  *
603  * It means that __augment_tree_propagate_from() must be called:
604  * - After VA has been inserted to the tree(free path);
605  * - After VA has been shrunk(allocation path);
606  * - After VA has been increased(merging path).
607  *
608  * Please note that, it does not mean that upper parent nodes
609  * and their subtree_max_size are recalculated all the time up
610  * to the root node.
611  *
612  *       4--8
613  *        /\
614  *       /  \
615  *      /    \
616  *    2--2  8--8
617  *
618  * For example if we modify the node 4, shrinking it to 2, then
619  * no any modification is required. If we shrink the node 2 to 1
620  * its subtree_max_size is updated only, and set to 1. If we shrink
621  * the node 8 to 6, then its subtree_max_size is set to 6 and parent
622  * node becomes 4--6.
623  */
624 static __always_inline void
625 augment_tree_propagate_from(struct vmap_area *va)
626 {
627         struct rb_node *node = &va->rb_node;
628         unsigned long new_va_sub_max_size;
629
630         while (node) {
631                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
632                 new_va_sub_max_size = compute_subtree_max_size(va);
633
634                 /*
635                  * If the newly calculated maximum available size of the
636                  * subtree is equal to the current one, then it means that
637                  * the tree is propagated correctly. So we have to stop at
638                  * this point to save cycles.
639                  */
640                 if (va->subtree_max_size == new_va_sub_max_size)
641                         break;
642
643                 va->subtree_max_size = new_va_sub_max_size;
644                 node = rb_parent(&va->rb_node);
645         }
646
647 #if DEBUG_AUGMENT_PROPAGATE_CHECK
648         augment_tree_propagate_check(free_vmap_area_root.rb_node);
649 #endif
650 }
651
652 static void
653 insert_vmap_area(struct vmap_area *va,
654         struct rb_root *root, struct list_head *head)
655 {
656         struct rb_node **link;
657         struct rb_node *parent;
658
659         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
660         link_va(va, root, parent, link, head);
661 }
662
663 static void
664 insert_vmap_area_augment(struct vmap_area *va,
665         struct rb_node *from, struct rb_root *root,
666         struct list_head *head)
667 {
668         struct rb_node **link;
669         struct rb_node *parent;
670
671         if (from)
672                 link = find_va_links(va, NULL, from, &parent);
673         else
674                 link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
675
676         link_va(va, root, parent, link, head);
677         augment_tree_propagate_from(va);
678 }
679
680 /*
681  * Merge de-allocated chunk of VA memory with previous
682  * and next free blocks. If coalesce is not done a new
683  * free area is inserted. If VA has been merged, it is
684  * freed.
685  */
686 static __always_inline struct vmap_area *
687 merge_or_add_vmap_area(struct vmap_area *va,
688         struct rb_root *root, struct list_head *head)
689 {
690         struct vmap_area *sibling;
691         struct list_head *next;
692         struct rb_node **link;
693         struct rb_node *parent;
694         bool merged = false;
695
696         /*
697          * Find a place in the tree where VA potentially will be
698          * inserted, unless it is merged with its sibling/siblings.
699          */
700         link = find_va_links(va, root, NULL, &parent);
701
702         /*
703          * Get next node of VA to check if merging can be done.
704          */
705         next = get_va_next_sibling(parent, link);
706         if (unlikely(next == NULL))
707                 goto insert;
708
709         /*
710          * start            end
711          * |                |
712          * |<------VA------>|<-----Next----->|
713          *                  |                |
714          *                  start            end
715          */
716         if (next != head) {
717                 sibling = list_entry(next, struct vmap_area, list);
718                 if (sibling->va_start == va->va_end) {
719                         sibling->va_start = va->va_start;
720
721                         /* Check and update the tree if needed. */
722                         augment_tree_propagate_from(sibling);
723
724                         /* Free vmap_area object. */
725                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
726
727                         /* Point to the new merged area. */
728                         va = sibling;
729                         merged = true;
730                 }
731         }
732
733         /*
734          * start            end
735          * |                |
736          * |<-----Prev----->|<------VA------>|
737          *                  |                |
738          *                  start            end
739          */
740         if (next->prev != head) {
741                 sibling = list_entry(next->prev, struct vmap_area, list);
742                 if (sibling->va_end == va->va_start) {
743                         sibling->va_end = va->va_end;
744
745                         /* Check and update the tree if needed. */
746                         augment_tree_propagate_from(sibling);
747
748                         if (merged)
749                                 unlink_va(va, root);
750
751                         /* Free vmap_area object. */
752                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
753
754                         /* Point to the new merged area. */
755                         va = sibling;
756                         merged = true;
757                 }
758         }
759
760 insert:
761         if (!merged) {
762                 link_va(va, root, parent, link, head);
763                 augment_tree_propagate_from(va);
764         }
765
766         return va;
767 }
768
769 static __always_inline bool
770 is_within_this_va(struct vmap_area *va, unsigned long size,
771         unsigned long align, unsigned long vstart)
772 {
773         unsigned long nva_start_addr;
774
775         if (va->va_start > vstart)
776                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
777         else
778                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
779
780         /* Can be overflowed due to big size or alignment. */
781         if (nva_start_addr + size < nva_start_addr ||
782                         nva_start_addr < vstart)
783                 return false;
784
785         return (nva_start_addr + size <= va->va_end);
786 }
787
788 /*
789  * Find the first free block(lowest start address) in the tree,
790  * that will accomplish the request corresponding to passing
791  * parameters.
792  */
793 static __always_inline struct vmap_area *
794 find_vmap_lowest_match(unsigned long size,
795         unsigned long align, unsigned long vstart)
796 {
797         struct vmap_area *va;
798         struct rb_node *node;
799         unsigned long length;
800
801         /* Start from the root. */
802         node = free_vmap_area_root.rb_node;
803
804         /* Adjust the search size for alignment overhead. */
805         length = size + align - 1;
806
807         while (node) {
808                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
809
810                 if (get_subtree_max_size(node->rb_left) >= length &&
811                                 vstart < va->va_start) {
812                         node = node->rb_left;
813                 } else {
814                         if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
815                                 return va;
816
817                         /*
818                          * Does not make sense to go deeper towards the right
819                          * sub-tree if it does not have a free block that is
820                          * equal or bigger to the requested search length.
821                          */
822                         if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length) {
823                                 node = node->rb_right;
824                                 continue;
825                         }
826
827                         /*
828                          * OK. We roll back and find the first right sub-tree,
829                          * that will satisfy the search criteria. It can happen
830                          * only once due to "vstart" restriction.
831                          */
832                         while ((node = rb_parent(node))) {
833                                 va = rb_entry(node, struct vmap_area, rb_node);
834                                 if (is_within_this_va(va, size, align, vstart))
835                                         return va;
836
837                                 if (get_subtree_max_size(node->rb_right) >= length &&
838                                                 vstart <= va->va_start) {
839                                         node = node->rb_right;
840                                         break;
841                                 }
842                         }
843                 }
844         }
845
846         return NULL;
847 }
848
849 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
850 #include <linux/random.h>
851
852 static struct vmap_area *
853 find_vmap_lowest_linear_match(unsigned long size,
854         unsigned long align, unsigned long vstart)
855 {
856         struct vmap_area *va;
857
858         list_for_each_entry(va, &free_vmap_area_list, list) {
859                 if (!is_within_this_va(va, size, align, vstart))
860                         continue;
861
862                 return va;
863         }
864
865         return NULL;
866 }
867
868 static void
869 find_vmap_lowest_match_check(unsigned long size)
870 {
871         struct vmap_area *va_1, *va_2;
872         unsigned long vstart;
873         unsigned int rnd;
874
875         get_random_bytes(&rnd, sizeof(rnd));
876         vstart = VMALLOC_START + rnd;
877
878         va_1 = find_vmap_lowest_match(size, 1, vstart);
879         va_2 = find_vmap_lowest_linear_match(size, 1, vstart);
880
881         if (va_1 != va_2)
882                 pr_emerg("not lowest: t: 0x%p, l: 0x%p, v: 0x%lx\n",
883                         va_1, va_2, vstart);
884 }
885 #endif
886
887 enum fit_type {
888         NOTHING_FIT = 0,
889         FL_FIT_TYPE = 1,        /* full fit */
890         LE_FIT_TYPE = 2,        /* left edge fit */
891         RE_FIT_TYPE = 3,        /* right edge fit */
892         NE_FIT_TYPE = 4         /* no edge fit */
893 };
894
895 static __always_inline enum fit_type
896 classify_va_fit_type(struct vmap_area *va,
897         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size)
898 {
899         enum fit_type type;
900
901         /* Check if it is within VA. */
902         if (nva_start_addr < va->va_start ||
903                         nva_start_addr + size > va->va_end)
904                 return NOTHING_FIT;
905
906         /* Now classify. */
907         if (va->va_start == nva_start_addr) {
908                 if (va->va_end == nva_start_addr + size)
909                         type = FL_FIT_TYPE;
910                 else
911                         type = LE_FIT_TYPE;
912         } else if (va->va_end == nva_start_addr + size) {
913                 type = RE_FIT_TYPE;
914         } else {
915                 type = NE_FIT_TYPE;
916         }
917
918         return type;
919 }
920
921 static __always_inline int
922 adjust_va_to_fit_type(struct vmap_area *va,
923         unsigned long nva_start_addr, unsigned long size,
924         enum fit_type type)
925 {
926         struct vmap_area *lva = NULL;
927
928         if (type == FL_FIT_TYPE) {
929                 /*
930                  * No need to split VA, it fully fits.
931                  *
932                  * |               |
933                  * V      NVA      V
934                  * |---------------|
935                  */
936                 unlink_va(va, &free_vmap_area_root);
937                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
938         } else if (type == LE_FIT_TYPE) {
939                 /*
940                  * Split left edge of fit VA.
941                  *
942                  * |       |
943                  * V  NVA  V   R
944                  * |-------|-------|
945                  */
946                 va->va_start += size;
947         } else if (type == RE_FIT_TYPE) {
948                 /*
949                  * Split right edge of fit VA.
950                  *
951                  *         |       |
952                  *     L   V  NVA  V
953                  * |-------|-------|
954                  */
955                 va->va_end = nva_start_addr;
956         } else if (type == NE_FIT_TYPE) {
957                 /*
958                  * Split no edge of fit VA.
959                  *
960                  *     |       |
961                  *   L V  NVA  V R
962                  * |---|-------|---|
963                  */
964                 lva = __this_cpu_xchg(ne_fit_preload_node, NULL);
965                 if (unlikely(!lva)) {
966                         /*
967                          * For percpu allocator we do not do any pre-allocation
968                          * and leave it as it is. The reason is it most likely
969                          * never ends up with NE_FIT_TYPE splitting. In case of
970                          * percpu allocations offsets and sizes are aligned to
971                          * fixed align request, i.e. RE_FIT_TYPE and FL_FIT_TYPE
972                          * are its main fitting cases.
973                          *
974                          * There are a few exceptions though, as an example it is
975                          * a first allocation (early boot up) when we have "one"
976                          * big free space that has to be split.
977                          *
978                          * Also we can hit this path in case of regular "vmap"
979                          * allocations, if "this" current CPU was not preloaded.
980                          * See the comment in alloc_vmap_area() why. If so, then
981                          * GFP_NOWAIT is used instead to get an extra object for
982                          * split purpose. That is rare and most time does not
983                          * occur.
984                          *
985                          * What happens if an allocation gets failed. Basically,
986                          * an "overflow" path is triggered to purge lazily freed
987                          * areas to free some memory, then, the "retry" path is
988                          * triggered to repeat one more time. See more details
989                          * in alloc_vmap_area() function.
990                          */
991                         lva = kmem_cache_alloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
992                         if (!lva)
993                                 return -1;
994                 }
995
996                 /*
997                  * Build the remainder.
998                  */
999                 lva->va_start = va->va_start;
1000                 lva->va_end = nva_start_addr;
1001
1002                 /*
1003                  * Shrink this VA to remaining size.
1004                  */
1005                 va->va_start = nva_start_addr + size;
1006         } else {
1007                 return -1;
1008         }
1009
1010         if (type != FL_FIT_TYPE) {
1011                 augment_tree_propagate_from(va);
1012
1013                 if (lva)        /* type == NE_FIT_TYPE */
1014                         insert_vmap_area_augment(lva, &va->rb_node,
1015                                 &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1016         }
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Returns a start address of the newly allocated area, if success.
1023  * Otherwise a vend is returned that indicates failure.
1024  */
1025 static __always_inline unsigned long
1026 __alloc_vmap_area(unsigned long size, unsigned long align,
1027         unsigned long vstart, unsigned long vend)
1028 {
1029         unsigned long nva_start_addr;
1030         struct vmap_area *va;
1031         enum fit_type type;
1032         int ret;
1033
1034         va = find_vmap_lowest_match(size, align, vstart);
1035         if (unlikely(!va))
1036                 return vend;
1037
1038         if (va->va_start > vstart)
1039                 nva_start_addr = ALIGN(va->va_start, align);
1040         else
1041                 nva_start_addr = ALIGN(vstart, align);
1042
1043         /* Check the "vend" restriction. */
1044         if (nva_start_addr + size > vend)
1045                 return vend;
1046
1047         /* Classify what we have found. */
1048         type = classify_va_fit_type(va, nva_start_addr, size);
1049         if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
1050                 return vend;
1051
1052         /* Update the free vmap_area. */
1053         ret = adjust_va_to_fit_type(va, nva_start_addr, size, type);
1054         if (ret)
1055                 return vend;
1056
1057 #if DEBUG_AUGMENT_LOWEST_MATCH_CHECK
1058         find_vmap_lowest_match_check(size);
1059 #endif
1060
1061         return nva_start_addr;
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
1066  * vstart and vend.
1067  */
1068 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
1069                                 unsigned long align,
1070                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
1071                                 int node, gfp_t gfp_mask)
1072 {
1073         struct vmap_area *va, *pva;
1074         unsigned long addr;
1075         int purged = 0;
1076
1077         BUG_ON(!size);
1078         BUG_ON(offset_in_page(size));
1079         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
1080
1081         if (unlikely(!vmap_initialized))
1082                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1083
1084         might_sleep();
1085         gfp_mask = gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK;
1086
1087         va = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1088         if (unlikely(!va))
1089                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1090
1091         /*
1092          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
1093          * to avoid false negatives.
1094          */
1095         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask);
1096
1097 retry:
1098         /*
1099          * Preload this CPU with one extra vmap_area object. It is used
1100          * when fit type of free area is NE_FIT_TYPE. Please note, it
1101          * does not guarantee that an allocation occurs on a CPU that
1102          * is preloaded, instead we minimize the case when it is not.
1103          * It can happen because of cpu migration, because there is a
1104          * race until the below spinlock is taken.
1105          *
1106          * The preload is done in non-atomic context, thus it allows us
1107          * to use more permissive allocation masks to be more stable under
1108          * low memory condition and high memory pressure. In rare case,
1109          * if not preloaded, GFP_NOWAIT is used.
1110          *
1111          * Set "pva" to NULL here, because of "retry" path.
1112          */
1113         pva = NULL;
1114
1115         if (!this_cpu_read(ne_fit_preload_node))
1116                 /*
1117                  * Even if it fails we do not really care about that.
1118                  * Just proceed as it is. If needed "overflow" path
1119                  * will refill the cache we allocate from.
1120                  */
1121                 pva = kmem_cache_alloc_node(vmap_area_cachep, gfp_mask, node);
1122
1123         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1124
1125         if (pva && __this_cpu_cmpxchg(ne_fit_preload_node, NULL, pva))
1126                 kmem_cache_free(vmap_area_cachep, pva);
1127
1128         /*
1129          * If an allocation fails, the "vend" address is
1130          * returned. Therefore trigger the overflow path.
1131          */
1132         addr = __alloc_vmap_area(size, align, vstart, vend);
1133         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1134
1135         if (unlikely(addr == vend))
1136                 goto overflow;
1137
1138         va->va_start = addr;
1139         va->va_end = addr + size;
1140         va->vm = NULL;
1141
1142         spin_lock(&vmap_area_lock);
1143         insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1144         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1145
1146         BUG_ON(!IS_ALIGNED(va->va_start, align));
1147         BUG_ON(va->va_start < vstart);
1148         BUG_ON(va->va_end > vend);
1149
1150         return va;
1151
1152 overflow:
1153         if (!purged) {
1154                 purge_vmap_area_lazy();
1155                 purged = 1;
1156                 goto retry;
1157         }
1158
1159         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
1160                 unsigned long freed = 0;
1161                 blocking_notifier_call_chain(&vmap_notify_list, 0, &freed);
1162                 if (freed > 0) {
1163                         purged = 0;
1164                         goto retry;
1165                 }
1166         }
1167
1168         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit())
1169                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: use vmalloc=<size> to increase size\n",
1170                         size);
1171
1172         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, va);
1173         return ERR_PTR(-EBUSY);
1174 }
1175
1176 int register_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1177 {
1178         return blocking_notifier_chain_register(&vmap_notify_list, nb);
1179 }
1180 EXPORT_SYMBOL_GPL(register_vmap_purge_notifier);
1181
1182 int unregister_vmap_purge_notifier(struct notifier_block *nb)
1183 {
1184         return blocking_notifier_chain_unregister(&vmap_notify_list, nb);
1185 }
1186 EXPORT_SYMBOL_GPL(unregister_vmap_purge_notifier);
1187
1188 /*
1189  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
1190  */
1191 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
1192 {
1193         /*
1194          * Remove from the busy tree/list.
1195          */
1196         spin_lock(&vmap_area_lock);
1197         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1198         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1199
1200         /*
1201          * Insert/Merge it back to the free tree/list.
1202          */
1203         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1204         merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root, &free_vmap_area_list);
1205         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
1210  */
1211 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1212 {
1213         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
1214 }
1215
1216 /*
1217  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
1218  * before attempting to purge with a TLB flush.
1219  *
1220  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
1221  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
1222  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
1223  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
1224  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
1225  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
1226  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
1227  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
1228  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
1229  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
1230  * becomes a problem on bigger systems.
1231  */
1232 static unsigned long lazy_max_pages(void)
1233 {
1234         unsigned int log;
1235
1236         log = fls(num_online_cpus());
1237
1238         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
1239 }
1240
1241 static atomic_long_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_LONG_INIT(0);
1242
1243 /*
1244  * Serialize vmap purging.  There is no actual criticial section protected
1245  * by this look, but we want to avoid concurrent calls for performance
1246  * reasons and to make the pcpu_get_vm_areas more deterministic.
1247  */
1248 static DEFINE_MUTEX(vmap_purge_lock);
1249
1250 /* for per-CPU blocks */
1251 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
1252
1253 /*
1254  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
1255  * immediately freed.
1256  */
1257 void set_iounmap_nonlazy(void)
1258 {
1259         atomic_long_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Purges all lazily-freed vmap areas.
1264  */
1265 static bool __purge_vmap_area_lazy(unsigned long start, unsigned long end)
1266 {
1267         unsigned long resched_threshold;
1268         struct llist_node *valist;
1269         struct vmap_area *va;
1270         struct vmap_area *n_va;
1271
1272         lockdep_assert_held(&vmap_purge_lock);
1273
1274         valist = llist_del_all(&vmap_purge_list);
1275         if (unlikely(valist == NULL))
1276                 return false;
1277
1278         /*
1279          * First make sure the mappings are removed from all page-tables
1280          * before they are freed.
1281          */
1282         vmalloc_sync_all();
1283
1284         /*
1285          * TODO: to calculate a flush range without looping.
1286          * The list can be up to lazy_max_pages() elements.
1287          */
1288         llist_for_each_entry(va, valist, purge_list) {
1289                 if (va->va_start < start)
1290                         start = va->va_start;
1291                 if (va->va_end > end)
1292                         end = va->va_end;
1293         }
1294
1295         flush_tlb_kernel_range(start, end);
1296         resched_threshold = lazy_max_pages() << 1;
1297
1298         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
1299         llist_for_each_entry_safe(va, n_va, valist, purge_list) {
1300                 unsigned long nr = (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
1301                 unsigned long orig_start = va->va_start;
1302                 unsigned long orig_end = va->va_end;
1303
1304                 /*
1305                  * Finally insert or merge lazily-freed area. It is
1306                  * detached and there is no need to "unlink" it from
1307                  * anything.
1308                  */
1309                 va = merge_or_add_vmap_area(va, &free_vmap_area_root,
1310                                             &free_vmap_area_list);
1311
1312                 if (is_vmalloc_or_module_addr((void *)orig_start))
1313                         kasan_release_vmalloc(orig_start, orig_end,
1314                                               va->va_start, va->va_end);
1315
1316                 atomic_long_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
1317
1318                 if (atomic_long_read(&vmap_lazy_nr) < resched_threshold)
1319                         cond_resched_lock(&free_vmap_area_lock);
1320         }
1321         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
1322         return true;
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
1327  * is already purging.
1328  */
1329 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
1330 {
1331         if (mutex_trylock(&vmap_purge_lock)) {
1332                 __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1333                 mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1334         }
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
1339  */
1340 static void purge_vmap_area_lazy(void)
1341 {
1342         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1343         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1344         __purge_vmap_area_lazy(ULONG_MAX, 0);
1345         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
1350  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
1351  * previously.
1352  */
1353 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
1354 {
1355         unsigned long nr_lazy;
1356
1357         spin_lock(&vmap_area_lock);
1358         unlink_va(va, &vmap_area_root);
1359         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1360
1361         nr_lazy = atomic_long_add_return((va->va_end - va->va_start) >>
1362                                 PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
1363
1364         /* After this point, we may free va at any time */
1365         llist_add(&va->purge_list, &vmap_purge_list);
1366
1367         if (unlikely(nr_lazy > lazy_max_pages()))
1368                 try_purge_vmap_area_lazy();
1369 }
1370
1371 /*
1372  * Free and unmap a vmap area
1373  */
1374 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
1375 {
1376         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
1377         unmap_vmap_area(va);
1378         if (debug_pagealloc_enabled())
1379                 flush_tlb_kernel_range(va->va_start, va->va_end);
1380
1381         free_vmap_area_noflush(va);
1382 }
1383
1384 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
1385 {
1386         struct vmap_area *va;
1387
1388         spin_lock(&vmap_area_lock);
1389         va = __find_vmap_area(addr);
1390         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1391
1392         return va;
1393 }
1394
1395 /*** Per cpu kva allocator ***/
1396
1397 /*
1398  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
1399  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
1400  */
1401 /*
1402  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
1403  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
1404  * instead (we just need a rough idea)
1405  */
1406 #if BITS_PER_LONG == 32
1407 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
1408 #else
1409 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
1410 #endif
1411
1412 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
1413 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
1414 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
1415 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
1416 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
1417 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
1418 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
1419                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
1420                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
1421                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
1422
1423 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
1424
1425 struct vmap_block_queue {
1426         spinlock_t lock;
1427         struct list_head free;
1428 };
1429
1430 struct vmap_block {
1431         spinlock_t lock;
1432         struct vmap_area *va;
1433         unsigned long free, dirty;
1434         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
1435         struct list_head free_list;
1436         struct rcu_head rcu_head;
1437         struct list_head purge;
1438 };
1439
1440 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
1441 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
1442
1443 /*
1444  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
1445  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
1446  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
1447  */
1448 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
1449 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
1450
1451 /*
1452  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
1453  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
1454  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
1455  * big problem.
1456  */
1457
1458 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
1459 {
1460         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
1461         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
1462         return addr;
1463 }
1464
1465 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
1466 {
1467         unsigned long addr;
1468
1469         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
1470         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
1471         return (void *)addr;
1472 }
1473
1474 /**
1475  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
1476  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
1477  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
1478  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
1479  *
1480  * Return: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
1481  */
1482 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
1483 {
1484         struct vmap_block_queue *vbq;
1485         struct vmap_block *vb;
1486         struct vmap_area *va;
1487         unsigned long vb_idx;
1488         int node, err;
1489         void *vaddr;
1490
1491         node = numa_node_id();
1492
1493         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
1494                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1495         if (unlikely(!vb))
1496                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1497
1498         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
1499                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1500                                         node, gfp_mask);
1501         if (IS_ERR(va)) {
1502                 kfree(vb);
1503                 return ERR_CAST(va);
1504         }
1505
1506         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
1507         if (unlikely(err)) {
1508                 kfree(vb);
1509                 free_vmap_area(va);
1510                 return ERR_PTR(err);
1511         }
1512
1513         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
1514         spin_lock_init(&vb->lock);
1515         vb->va = va;
1516         /* At least something should be left free */
1517         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
1518         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
1519         vb->dirty = 0;
1520         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
1521         vb->dirty_max = 0;
1522         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
1523
1524         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
1525         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1526         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
1527         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1528         BUG_ON(err);
1529         radix_tree_preload_end();
1530
1531         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1532         spin_lock(&vbq->lock);
1533         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
1534         spin_unlock(&vbq->lock);
1535         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1536
1537         return vaddr;
1538 }
1539
1540 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
1541 {
1542         struct vmap_block *tmp;
1543         unsigned long vb_idx;
1544
1545         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
1546         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
1547         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
1548         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
1549         BUG_ON(tmp != vb);
1550
1551         free_vmap_area_noflush(vb->va);
1552         kfree_rcu(vb, rcu_head);
1553 }
1554
1555 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
1556 {
1557         LIST_HEAD(purge);
1558         struct vmap_block *vb;
1559         struct vmap_block *n_vb;
1560         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1561
1562         rcu_read_lock();
1563         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1564
1565                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
1566                         continue;
1567
1568                 spin_lock(&vb->lock);
1569                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
1570                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
1571                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
1572                         vb->dirty_min = 0;
1573                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
1574                         spin_lock(&vbq->lock);
1575                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1576                         spin_unlock(&vbq->lock);
1577                         spin_unlock(&vb->lock);
1578                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
1579                 } else
1580                         spin_unlock(&vb->lock);
1581         }
1582         rcu_read_unlock();
1583
1584         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
1585                 list_del(&vb->purge);
1586                 free_vmap_block(vb);
1587         }
1588 }
1589
1590 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
1591 {
1592         int cpu;
1593
1594         for_each_possible_cpu(cpu)
1595                 purge_fragmented_blocks(cpu);
1596 }
1597
1598 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
1599 {
1600         struct vmap_block_queue *vbq;
1601         struct vmap_block *vb;
1602         void *vaddr = NULL;
1603         unsigned int order;
1604
1605         BUG_ON(offset_in_page(size));
1606         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1607         if (WARN_ON(size == 0)) {
1608                 /*
1609                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
1610                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
1611                  * early.
1612                  */
1613                 return NULL;
1614         }
1615         order = get_order(size);
1616
1617         rcu_read_lock();
1618         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
1619         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1620                 unsigned long pages_off;
1621
1622                 spin_lock(&vb->lock);
1623                 if (vb->free < (1UL << order)) {
1624                         spin_unlock(&vb->lock);
1625                         continue;
1626                 }
1627
1628                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
1629                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
1630                 vb->free -= 1UL << order;
1631                 if (vb->free == 0) {
1632                         spin_lock(&vbq->lock);
1633                         list_del_rcu(&vb->free_list);
1634                         spin_unlock(&vbq->lock);
1635                 }
1636
1637                 spin_unlock(&vb->lock);
1638                 break;
1639         }
1640
1641         put_cpu_var(vmap_block_queue);
1642         rcu_read_unlock();
1643
1644         /* Allocate new block if nothing was found */
1645         if (!vaddr)
1646                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
1647
1648         return vaddr;
1649 }
1650
1651 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
1652 {
1653         unsigned long offset;
1654         unsigned long vb_idx;
1655         unsigned int order;
1656         struct vmap_block *vb;
1657
1658         BUG_ON(offset_in_page(size));
1659         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
1660
1661         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1662
1663         order = get_order(size);
1664
1665         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1666         offset >>= PAGE_SHIFT;
1667
1668         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1669         rcu_read_lock();
1670         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1671         rcu_read_unlock();
1672         BUG_ON(!vb);
1673
1674         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1675
1676         if (debug_pagealloc_enabled())
1677                 flush_tlb_kernel_range((unsigned long)addr,
1678                                         (unsigned long)addr + size);
1679
1680         spin_lock(&vb->lock);
1681
1682         /* Expand dirty range */
1683         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1684         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1685
1686         vb->dirty += 1UL << order;
1687         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1688                 BUG_ON(vb->free);
1689                 spin_unlock(&vb->lock);
1690                 free_vmap_block(vb);
1691         } else
1692                 spin_unlock(&vb->lock);
1693 }
1694
1695 static void _vm_unmap_aliases(unsigned long start, unsigned long end, int flush)
1696 {
1697         int cpu;
1698
1699         if (unlikely(!vmap_initialized))
1700                 return;
1701
1702         might_sleep();
1703
1704         for_each_possible_cpu(cpu) {
1705                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1706                 struct vmap_block *vb;
1707
1708                 rcu_read_lock();
1709                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1710                         spin_lock(&vb->lock);
1711                         if (vb->dirty) {
1712                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1713                                 unsigned long s, e;
1714
1715                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1716                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1717
1718                                 start = min(s, start);
1719                                 end   = max(e, end);
1720
1721                                 flush = 1;
1722                         }
1723                         spin_unlock(&vb->lock);
1724                 }
1725                 rcu_read_unlock();
1726         }
1727
1728         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
1729         purge_fragmented_blocks_allcpus();
1730         if (!__purge_vmap_area_lazy(start, end) && flush)
1731                 flush_tlb_kernel_range(start, end);
1732         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
1733 }
1734
1735 /**
1736  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1737  *
1738  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1739  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1740  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1741  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1742  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1743  *
1744  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1745  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1746  * from the vmap layer.
1747  */
1748 void vm_unmap_aliases(void)
1749 {
1750         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1751         int flush = 0;
1752
1753         _vm_unmap_aliases(start, end, flush);
1754 }
1755 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1756
1757 /**
1758  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1759  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1760  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1761  */
1762 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1763 {
1764         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1765         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1766         struct vmap_area *va;
1767
1768         might_sleep();
1769         BUG_ON(!addr);
1770         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1771         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1772         BUG_ON(!PAGE_ALIGNED(addr));
1773
1774         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1775                 debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1776                 vb_free(mem, size);
1777                 return;
1778         }
1779
1780         va = find_vmap_area(addr);
1781         BUG_ON(!va);
1782         debug_check_no_locks_freed((void *)va->va_start,
1783                                     (va->va_end - va->va_start));
1784         free_unmap_vmap_area(va);
1785 }
1786 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1787
1788 /**
1789  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1790  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1791  * @count: number of pages
1792  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1793  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1794  *
1795  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1796  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1797  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1798  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1799  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1800  *
1801  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1802  */
1803 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1804 {
1805         unsigned long size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
1806         unsigned long addr;
1807         void *mem;
1808
1809         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1810                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1811                 if (IS_ERR(mem))
1812                         return NULL;
1813                 addr = (unsigned long)mem;
1814         } else {
1815                 struct vmap_area *va;
1816                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1817                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1818                 if (IS_ERR(va))
1819                         return NULL;
1820
1821                 addr = va->va_start;
1822                 mem = (void *)addr;
1823         }
1824         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1825                 vm_unmap_ram(mem, count);
1826                 return NULL;
1827         }
1828         return mem;
1829 }
1830 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1831
1832 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1833
1834 /**
1835  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1836  * @vm: vm_struct to add
1837  *
1838  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1839  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1840  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1841  *
1842  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1843  */
1844 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1845 {
1846         struct vm_struct *tmp, **p;
1847
1848         BUG_ON(vmap_initialized);
1849         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1850                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1851                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1852                         break;
1853                 } else
1854                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1855         }
1856         vm->next = *p;
1857         *p = vm;
1858 }
1859
1860 /**
1861  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1862  * @vm: vm_struct to register
1863  * @align: requested alignment
1864  *
1865  * This function is used to register kernel vm area before
1866  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1867  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1868  * vm->addr contains the allocated address.
1869  *
1870  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1871  */
1872 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1873 {
1874         static size_t vm_init_off __initdata;
1875         unsigned long addr;
1876
1877         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1878         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1879
1880         vm->addr = (void *)addr;
1881
1882         vm_area_add_early(vm);
1883 }
1884
1885 static void vmap_init_free_space(void)
1886 {
1887         unsigned long vmap_start = 1;
1888         const unsigned long vmap_end = ULONG_MAX;
1889         struct vmap_area *busy, *free;
1890
1891         /*
1892          *     B     F     B     B     B     F
1893          * -|-----|.....|-----|-----|-----|.....|-
1894          *  |           The KVA space           |
1895          *  |<--------------------------------->|
1896          */
1897         list_for_each_entry(busy, &vmap_area_list, list) {
1898                 if (busy->va_start - vmap_start > 0) {
1899                         free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1900                         if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1901                                 free->va_start = vmap_start;
1902                                 free->va_end = busy->va_start;
1903
1904                                 insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1905                                         &free_vmap_area_root,
1906                                                 &free_vmap_area_list);
1907                         }
1908                 }
1909
1910                 vmap_start = busy->va_end;
1911         }
1912
1913         if (vmap_end - vmap_start > 0) {
1914                 free = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1915                 if (!WARN_ON_ONCE(!free)) {
1916                         free->va_start = vmap_start;
1917                         free->va_end = vmap_end;
1918
1919                         insert_vmap_area_augment(free, NULL,
1920                                 &free_vmap_area_root,
1921                                         &free_vmap_area_list);
1922                 }
1923         }
1924 }
1925
1926 void __init vmalloc_init(void)
1927 {
1928         struct vmap_area *va;
1929         struct vm_struct *tmp;
1930         int i;
1931
1932         /*
1933          * Create the cache for vmap_area objects.
1934          */
1935         vmap_area_cachep = KMEM_CACHE(vmap_area, SLAB_PANIC);
1936
1937         for_each_possible_cpu(i) {
1938                 struct vmap_block_queue *vbq;
1939                 struct vfree_deferred *p;
1940
1941                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1942                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1943                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1944                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1945                 init_llist_head(&p->list);
1946                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1947         }
1948
1949         /* Import existing vmlist entries. */
1950         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1951                 va = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_NOWAIT);
1952                 if (WARN_ON_ONCE(!va))
1953                         continue;
1954
1955                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1956                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1957                 va->vm = tmp;
1958                 insert_vmap_area(va, &vmap_area_root, &vmap_area_list);
1959         }
1960
1961         /*
1962          * Now we can initialize a free vmap space.
1963          */
1964         vmap_init_free_space();
1965         vmap_initialized = true;
1966 }
1967
1968 /**
1969  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1970  * @addr: start of the VM area to map
1971  * @size: size of the VM area to map
1972  * @prot: page protection flags to use
1973  * @pages: pages to map
1974  *
1975  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1976  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1977  * friends.
1978  *
1979  * NOTE:
1980  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1981  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1982  * before calling this function.
1983  *
1984  * RETURNS:
1985  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1986  */
1987 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1988                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1989 {
1990         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1991 }
1992
1993 /**
1994  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1995  * @addr: start of the VM area to unmap
1996  * @size: size of the VM area to unmap
1997  *
1998  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1999  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
2000  * friends.
2001  *
2002  * NOTE:
2003  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
2004  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
2005  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
2006  */
2007 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
2008 {
2009         vunmap_page_range(addr, addr + size);
2010 }
2011 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
2012
2013 /**
2014  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
2015  * @addr: start of the VM area to unmap
2016  * @size: size of the VM area to unmap
2017  *
2018  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
2019  * the unmapping and tlb after.
2020  */
2021 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
2022 {
2023         unsigned long end = addr + size;
2024
2025         flush_cache_vunmap(addr, end);
2026         vunmap_page_range(addr, end);
2027         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
2028 }
2029 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
2030
2031 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
2032 {
2033         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
2034         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
2035         int err;
2036
2037         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
2038
2039         return err > 0 ? 0 : err;
2040 }
2041 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
2042
2043 static inline void setup_vmalloc_vm_locked(struct vm_struct *vm,
2044         struct vmap_area *va, unsigned long flags, const void *caller)
2045 {
2046         vm->flags = flags;
2047         vm->addr = (void *)va->va_start;
2048         vm->size = va->va_end - va->va_start;
2049         vm->caller = caller;
2050         va->vm = vm;
2051 }
2052
2053 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
2054                               unsigned long flags, const void *caller)
2055 {
2056         spin_lock(&vmap_area_lock);
2057         setup_vmalloc_vm_locked(vm, va, flags, caller);
2058         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2059 }
2060
2061 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
2062 {
2063         /*
2064          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
2065          * we should make sure that vm has proper values.
2066          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
2067          */
2068         smp_wmb();
2069         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
2070 }
2071
2072 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
2073                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
2074                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
2075 {
2076         struct vmap_area *va;
2077         struct vm_struct *area;
2078
2079         BUG_ON(in_interrupt());
2080         size = PAGE_ALIGN(size);
2081         if (unlikely(!size))
2082                 return NULL;
2083
2084         if (flags & VM_IOREMAP)
2085                 align = 1ul << clamp_t(int, get_count_order_long(size),
2086                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
2087
2088         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
2089         if (unlikely(!area))
2090                 return NULL;
2091
2092         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
2093                 size += PAGE_SIZE;
2094
2095         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
2096         if (IS_ERR(va)) {
2097                 kfree(area);
2098                 return NULL;
2099         }
2100
2101         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
2102
2103         /*
2104          * For KASAN, if we are in vmalloc space, we need to cover the shadow
2105          * area with real memory. If we come here through VM_ALLOC, this is
2106          * done by a higher level function that has access to the true size,
2107          * which might not be a full page.
2108          *
2109          * We assume module space comes via VM_ALLOC path.
2110          */
2111         if (is_vmalloc_addr(area->addr) && !(area->flags & VM_ALLOC)) {
2112                 if (kasan_populate_vmalloc(area->size, area)) {
2113                         unmap_vmap_area(va);
2114                         kfree(area);
2115                         return NULL;
2116                 }
2117         }
2118
2119         return area;
2120 }
2121
2122 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
2123                                 unsigned long start, unsigned long end)
2124 {
2125         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2126                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
2127 }
2128 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
2129
2130 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2131                                        unsigned long start, unsigned long end,
2132                                        const void *caller)
2133 {
2134         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
2135                                   GFP_KERNEL, caller);
2136 }
2137
2138 /**
2139  * get_vm_area - reserve a contiguous kernel virtual area
2140  * @size:        size of the area
2141  * @flags:       %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
2142  *
2143  * Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
2144  * and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
2145  * on success or %NULL on failure.
2146  *
2147  * Return: the area descriptor on success or %NULL on failure.
2148  */
2149 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
2150 {
2151         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2152                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
2153                                   __builtin_return_address(0));
2154 }
2155
2156 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
2157                                 const void *caller)
2158 {
2159         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2160                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
2161 }
2162
2163 /**
2164  * find_vm_area - find a continuous kernel virtual area
2165  * @addr:         base address
2166  *
2167  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
2168  * It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
2169  * pointer valid.
2170  *
2171  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2172  */
2173 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
2174 {
2175         struct vmap_area *va;
2176
2177         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
2178         if (!va)
2179                 return NULL;
2180
2181         return va->vm;
2182 }
2183
2184 /**
2185  * remove_vm_area - find and remove a continuous kernel virtual area
2186  * @addr:           base address
2187  *
2188  * Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
2189  * This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
2190  * on SMP machines, except for its size or flags.
2191  *
2192  * Return: pointer to the found area or %NULL on faulure
2193  */
2194 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
2195 {
2196         struct vmap_area *va;
2197
2198         might_sleep();
2199
2200         spin_lock(&vmap_area_lock);
2201         va = __find_vmap_area((unsigned long)addr);
2202         if (va && va->vm) {
2203                 struct vm_struct *vm = va->vm;
2204
2205                 va->vm = NULL;
2206                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
2207
2208                 kasan_free_shadow(vm);
2209                 free_unmap_vmap_area(va);
2210
2211                 return vm;
2212         }
2213
2214         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2215         return NULL;
2216 }
2217
2218 static inline void set_area_direct_map(const struct vm_struct *area,
2219                                        int (*set_direct_map)(struct page *page))
2220 {
2221         int i;
2222
2223         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++)
2224                 if (page_address(area->pages[i]))
2225                         set_direct_map(area->pages[i]);
2226 }
2227
2228 /* Handle removing and resetting vm mappings related to the vm_struct. */
2229 static void vm_remove_mappings(struct vm_struct *area, int deallocate_pages)
2230 {
2231         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
2232         int flush_reset = area->flags & VM_FLUSH_RESET_PERMS;
2233         int flush_dmap = 0;
2234         int i;
2235
2236         remove_vm_area(area->addr);
2237
2238         /* If this is not VM_FLUSH_RESET_PERMS memory, no need for the below. */
2239         if (!flush_reset)
2240                 return;
2241
2242         /*
2243          * If not deallocating pages, just do the flush of the VM area and
2244          * return.
2245          */
2246         if (!deallocate_pages) {
2247                 vm_unmap_aliases();
2248                 return;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * If execution gets here, flush the vm mapping and reset the direct
2253          * map. Find the start and end range of the direct mappings to make sure
2254          * the vm_unmap_aliases() flush includes the direct map.
2255          */
2256         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2257                 unsigned long addr = (unsigned long)page_address(area->pages[i]);
2258                 if (addr) {
2259                         start = min(addr, start);
2260                         end = max(addr + PAGE_SIZE, end);
2261                         flush_dmap = 1;
2262                 }
2263         }
2264
2265         /*
2266          * Set direct map to something invalid so that it won't be cached if
2267          * there are any accesses after the TLB flush, then flush the TLB and
2268          * reset the direct map permissions to the default.
2269          */
2270         set_area_direct_map(area, set_direct_map_invalid_noflush);
2271         _vm_unmap_aliases(start, end, flush_dmap);
2272         set_area_direct_map(area, set_direct_map_default_noflush);
2273 }
2274
2275 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
2276 {
2277         struct vm_struct *area;
2278
2279         if (!addr)
2280                 return;
2281
2282         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
2283                         addr))
2284                 return;
2285
2286         area = find_vm_area(addr);
2287         if (unlikely(!area)) {
2288                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
2289                                 addr);
2290                 return;
2291         }
2292
2293         debug_check_no_locks_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2294         debug_check_no_obj_freed(area->addr, get_vm_area_size(area));
2295
2296         if (area->flags & VM_KASAN)
2297                 kasan_poison_vmalloc(area->addr, area->size);
2298
2299         vm_remove_mappings(area, deallocate_pages);
2300
2301         if (deallocate_pages) {
2302                 int i;
2303
2304                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2305                         struct page *page = area->pages[i];
2306
2307                         BUG_ON(!page);
2308                         __free_pages(page, 0);
2309                 }
2310                 atomic_long_sub(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2311
2312                 kvfree(area->pages);
2313         }
2314
2315         kfree(area);
2316         return;
2317 }
2318
2319 static inline void __vfree_deferred(const void *addr)
2320 {
2321         /*
2322          * Use raw_cpu_ptr() because this can be called from preemptible
2323          * context. Preemption is absolutely fine here, because the llist_add()
2324          * implementation is lockless, so it works even if we are adding to
2325          * nother cpu's list.  schedule_work() should be fine with this too.
2326          */
2327         struct vfree_deferred *p = raw_cpu_ptr(&vfree_deferred);
2328
2329         if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
2330                 schedule_work(&p->wq);
2331 }
2332
2333 /**
2334  * vfree_atomic - release memory allocated by vmalloc()
2335  * @addr:         memory base address
2336  *
2337  * This one is just like vfree() but can be called in any atomic context
2338  * except NMIs.
2339  */
2340 void vfree_atomic(const void *addr)
2341 {
2342         BUG_ON(in_nmi());
2343
2344         kmemleak_free(addr);
2345
2346         if (!addr)
2347                 return;
2348         __vfree_deferred(addr);
2349 }
2350
2351 static void __vfree(const void *addr)
2352 {
2353         if (unlikely(in_interrupt()))
2354                 __vfree_deferred(addr);
2355         else
2356                 __vunmap(addr, 1);
2357 }
2358
2359 /**
2360  * vfree - release memory allocated by vmalloc()
2361  * @addr:  memory base address
2362  *
2363  * Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
2364  * obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
2365  * NULL, no operation is performed.
2366  *
2367  * Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
2368  * have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
2369  * conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
2370  *
2371  * May sleep if called *not* from interrupt context.
2372  *
2373  * NOTE: assumes that the object at @addr has a size >= sizeof(llist_node)
2374  */
2375 void vfree(const void *addr)
2376 {
2377         BUG_ON(in_nmi());
2378
2379         kmemleak_free(addr);
2380
2381         might_sleep_if(!in_interrupt());
2382
2383         if (!addr)
2384                 return;
2385
2386         __vfree(addr);
2387 }
2388 EXPORT_SYMBOL(vfree);
2389
2390 /**
2391  * vunmap - release virtual mapping obtained by vmap()
2392  * @addr:   memory base address
2393  *
2394  * Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
2395  * which was created from the page array passed to vmap().
2396  *
2397  * Must not be called in interrupt context.
2398  */
2399 void vunmap(const void *addr)
2400 {
2401         BUG_ON(in_interrupt());
2402         might_sleep();
2403         if (addr)
2404                 __vunmap(addr, 0);
2405 }
2406 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
2407
2408 /**
2409  * vmap - map an array of pages into virtually contiguous space
2410  * @pages: array of page pointers
2411  * @count: number of pages to map
2412  * @flags: vm_area->flags
2413  * @prot: page protection for the mapping
2414  *
2415  * Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
2416  * space.
2417  *
2418  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2419  */
2420 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
2421            unsigned long flags, pgprot_t prot)
2422 {
2423         struct vm_struct *area;
2424         unsigned long size;             /* In bytes */
2425
2426         might_sleep();
2427
2428         if (count > totalram_pages())
2429                 return NULL;
2430
2431         size = (unsigned long)count << PAGE_SHIFT;
2432         area = get_vm_area_caller(size, flags, __builtin_return_address(0));
2433         if (!area)
2434                 return NULL;
2435
2436         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
2437                 vunmap(area->addr);
2438                 return NULL;
2439         }
2440
2441         return area->addr;
2442 }
2443 EXPORT_SYMBOL(vmap);
2444
2445 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2446                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2447                             int node, const void *caller);
2448 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
2449                                  pgprot_t prot, int node)
2450 {
2451         struct page **pages;
2452         unsigned int nr_pages, array_size, i;
2453         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
2454         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
2455         const gfp_t highmem_mask = (gfp_mask & (GFP_DMA | GFP_DMA32)) ?
2456                                         0 :
2457                                         __GFP_HIGHMEM;
2458
2459         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
2460         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
2461
2462         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
2463         if (array_size > PAGE_SIZE) {
2464                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|highmem_mask,
2465                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
2466         } else {
2467                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
2468         }
2469
2470         if (!pages) {
2471                 remove_vm_area(area->addr);
2472                 kfree(area);
2473                 return NULL;
2474         }
2475
2476         area->pages = pages;
2477         area->nr_pages = nr_pages;
2478
2479         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
2480                 struct page *page;
2481
2482                 if (node == NUMA_NO_NODE)
2483                         page = alloc_page(alloc_mask|highmem_mask);
2484                 else
2485                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask|highmem_mask, 0);
2486
2487                 if (unlikely(!page)) {
2488                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
2489                         area->nr_pages = i;
2490                         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2491                         goto fail;
2492                 }
2493                 area->pages[i] = page;
2494                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
2495                         cond_resched();
2496         }
2497         atomic_long_add(area->nr_pages, &nr_vmalloc_pages);
2498
2499         if (map_vm_area(area, prot, pages))
2500                 goto fail;
2501         return area->addr;
2502
2503 fail:
2504         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2505                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes",
2506                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
2507         __vfree(area->addr);
2508         return NULL;
2509 }
2510
2511 /**
2512  * __vmalloc_node_range - allocate virtually contiguous memory
2513  * @size:                 allocation size
2514  * @align:                desired alignment
2515  * @start:                vm area range start
2516  * @end:                  vm area range end
2517  * @gfp_mask:             flags for the page level allocator
2518  * @prot:                 protection mask for the allocated pages
2519  * @vm_flags:             additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
2520  * @node:                 node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2521  * @caller:               caller's return address
2522  *
2523  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2524  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2525  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2526  *
2527  * Return: the address of the area or %NULL on failure
2528  */
2529 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
2530                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
2531                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
2532                         const void *caller)
2533 {
2534         struct vm_struct *area;
2535         void *addr;
2536         unsigned long real_size = size;
2537
2538         size = PAGE_ALIGN(size);
2539         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages())
2540                 goto fail;
2541
2542         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
2543                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
2544         if (!area)
2545                 goto fail;
2546
2547         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
2548         if (!addr)
2549                 return NULL;
2550
2551         if (is_vmalloc_or_module_addr(area->addr)) {
2552                 if (kasan_populate_vmalloc(real_size, area))
2553                         return NULL;
2554         }
2555
2556         /*
2557          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
2558          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
2559          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
2560          */
2561         clear_vm_uninitialized_flag(area);
2562
2563         kmemleak_vmalloc(area, size, gfp_mask);
2564
2565         return addr;
2566
2567 fail:
2568         warn_alloc(gfp_mask, NULL,
2569                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes", real_size);
2570         return NULL;
2571 }
2572
2573 /*
2574  * This is only for performance analysis of vmalloc and stress purpose.
2575  * It is required by vmalloc test module, therefore do not use it other
2576  * than that.
2577  */
2578 #ifdef CONFIG_TEST_VMALLOC_MODULE
2579 EXPORT_SYMBOL_GPL(__vmalloc_node_range);
2580 #endif
2581
2582 /**
2583  * __vmalloc_node - allocate virtually contiguous memory
2584  * @size:           allocation size
2585  * @align:          desired alignment
2586  * @gfp_mask:       flags for the page level allocator
2587  * @prot:           protection mask for the allocated pages
2588  * @node:           node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
2589  * @caller:         caller's return address
2590  *
2591  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2592  * allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
2593  * kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
2594  *
2595  * Reclaim modifiers in @gfp_mask - __GFP_NORETRY, __GFP_RETRY_MAYFAIL
2596  * and __GFP_NOFAIL are not supported
2597  *
2598  * Any use of gfp flags outside of GFP_KERNEL should be consulted
2599  * with mm people.
2600  *
2601  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2602  */
2603 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
2604                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
2605                             int node, const void *caller)
2606 {
2607         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2608                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
2609 }
2610
2611 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
2612 {
2613         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
2614                                 __builtin_return_address(0));
2615 }
2616 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
2617
2618 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
2619                                         int node, gfp_t flags)
2620 {
2621         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
2622                                         node, __builtin_return_address(0));
2623 }
2624
2625
2626 void *__vmalloc_node_flags_caller(unsigned long size, int node, gfp_t flags,
2627                                   void *caller)
2628 {
2629         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL, node, caller);
2630 }
2631
2632 /**
2633  * vmalloc - allocate virtually contiguous memory
2634  * @size:    allocation size
2635  *
2636  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2637  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2638  *
2639  * For tight control over page level allocator and protection flags
2640  * use __vmalloc() instead.
2641  *
2642  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2643  */
2644 void *vmalloc(unsigned long size)
2645 {
2646         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2647                                     GFP_KERNEL);
2648 }
2649 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
2650
2651 /**
2652  * vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
2653  * @size:    allocation size
2654  *
2655  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2656  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2657  * The memory allocated is set to zero.
2658  *
2659  * For tight control over page level allocator and protection flags
2660  * use __vmalloc() instead.
2661  *
2662  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2663  */
2664 void *vzalloc(unsigned long size)
2665 {
2666         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
2667                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2668 }
2669 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
2670
2671 /**
2672  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
2673  * @size: allocation size
2674  *
2675  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2676  * without leaking data.
2677  *
2678  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2679  */
2680 void *vmalloc_user(unsigned long size)
2681 {
2682         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2683                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2684                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2685                                     __builtin_return_address(0));
2686 }
2687 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
2688
2689 /**
2690  * vmalloc_node - allocate memory on a specific node
2691  * @size:         allocation size
2692  * @node:         numa node
2693  *
2694  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2695  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2696  *
2697  * For tight control over page level allocator and protection flags
2698  * use __vmalloc() instead.
2699  *
2700  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2701  */
2702 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
2703 {
2704         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL,
2705                                         node, __builtin_return_address(0));
2706 }
2707 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
2708
2709 /**
2710  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
2711  * @size:       allocation size
2712  * @node:       numa node
2713  *
2714  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
2715  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2716  * The memory allocated is set to zero.
2717  *
2718  * For tight control over page level allocator and protection flags
2719  * use __vmalloc_node() instead.
2720  *
2721  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2722  */
2723 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
2724 {
2725         return __vmalloc_node_flags(size, node,
2726                          GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
2727 }
2728 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
2729
2730 /**
2731  * vmalloc_user_node_flags - allocate memory for userspace on a specific node
2732  * @size: allocation size
2733  * @node: numa node
2734  * @flags: flags for the page level allocator
2735  *
2736  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
2737  * without leaking data.
2738  *
2739  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2740  */
2741 void *vmalloc_user_node_flags(unsigned long size, int node, gfp_t flags)
2742 {
2743         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2744                                     flags | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2745                                     VM_USERMAP, node,
2746                                     __builtin_return_address(0));
2747 }
2748 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user_node_flags);
2749
2750 /**
2751  * vmalloc_exec - allocate virtually contiguous, executable memory
2752  * @size:         allocation size
2753  *
2754  * Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
2755  * the page level allocator and map them into contiguous and
2756  * executable kernel virtual space.
2757  *
2758  * For tight control over page level allocator and protection flags
2759  * use __vmalloc() instead.
2760  *
2761  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2762  */
2763 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
2764 {
2765         return __vmalloc_node_range(size, 1, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2766                         GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, VM_FLUSH_RESET_PERMS,
2767                         NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2768 }
2769
2770 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
2771 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA32 | GFP_KERNEL)
2772 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
2773 #define GFP_VMALLOC32 (GFP_DMA | GFP_KERNEL)
2774 #else
2775 /*
2776  * 64b systems should always have either DMA or DMA32 zones. For others
2777  * GFP_DMA32 should do the right thing and use the normal zone.
2778  */
2779 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
2780 #endif
2781
2782 /**
2783  * vmalloc_32 - allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
2784  * @size:       allocation size
2785  *
2786  * Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
2787  * page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
2788  *
2789  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2790  */
2791 void *vmalloc_32(unsigned long size)
2792 {
2793         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
2794                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
2795 }
2796 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
2797
2798 /**
2799  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
2800  * @size:            allocation size
2801  *
2802  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
2803  * mapped to userspace without leaking data.
2804  *
2805  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL on error
2806  */
2807 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
2808 {
2809         return __vmalloc_node_range(size, SHMLBA,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
2810                                     GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
2811                                     VM_USERMAP, NUMA_NO_NODE,
2812                                     __builtin_return_address(0));
2813 }
2814 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
2815
2816 /*
2817  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
2818  * If the page is not present, fill zero.
2819  */
2820
2821 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2822 {
2823         struct page *p;
2824         int copied = 0;
2825
2826         while (count) {
2827                 unsigned long offset, length;
2828
2829                 offset = offset_in_page(addr);
2830                 length = PAGE_SIZE - offset;
2831                 if (length > count)
2832                         length = count;
2833                 p = vmalloc_to_page(addr);
2834                 /*
2835                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2836                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2837                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2838                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2839                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2840                  */
2841                 if (p) {
2842                         /*
2843                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2844                          * function description)
2845                          */
2846                         void *map = kmap_atomic(p);
2847                         memcpy(buf, map + offset, length);
2848                         kunmap_atomic(map);
2849                 } else
2850                         memset(buf, 0, length);
2851
2852                 addr += length;
2853                 buf += length;
2854                 copied += length;
2855                 count -= length;
2856         }
2857         return copied;
2858 }
2859
2860 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2861 {
2862         struct page *p;
2863         int copied = 0;
2864
2865         while (count) {
2866                 unsigned long offset, length;
2867
2868                 offset = offset_in_page(addr);
2869                 length = PAGE_SIZE - offset;
2870                 if (length > count)
2871                         length = count;
2872                 p = vmalloc_to_page(addr);
2873                 /*
2874                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
2875                  * lock. But adding lock here means that we need to add
2876                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
2877                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
2878                  * kmap() and get small overhead in this access function.
2879                  */
2880                 if (p) {
2881                         /*
2882                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
2883                          * function description)
2884                          */
2885                         void *map = kmap_atomic(p);
2886                         memcpy(map + offset, buf, length);
2887                         kunmap_atomic(map);
2888                 }
2889                 addr += length;
2890                 buf += length;
2891                 copied += length;
2892                 count -= length;
2893         }
2894         return copied;
2895 }
2896
2897 /**
2898  * vread() - read vmalloc area in a safe way.
2899  * @buf:     buffer for reading data
2900  * @addr:    vm address.
2901  * @count:   number of bytes to be read.
2902  *
2903  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2904  * copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
2905  * of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
2906  * proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
2907  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2908  *
2909  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2910  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2911  *
2912  * Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
2913  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2914  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2915  * any information, as /dev/kmem.
2916  *
2917  * Return: number of bytes for which addr and buf should be increased
2918  * (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count) doesn't
2919  * include any intersection with valid vmalloc area
2920  */
2921 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2922 {
2923         struct vmap_area *va;
2924         struct vm_struct *vm;
2925         char *vaddr, *buf_start = buf;
2926         unsigned long buflen = count;
2927         unsigned long n;
2928
2929         /* Don't allow overflow */
2930         if ((unsigned long) addr + count < count)
2931                 count = -(unsigned long) addr;
2932
2933         spin_lock(&vmap_area_lock);
2934         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2935                 if (!count)
2936                         break;
2937
2938                 if (!va->vm)
2939                         continue;
2940
2941                 vm = va->vm;
2942                 vaddr = (char *) vm->addr;
2943                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2944                         continue;
2945                 while (addr < vaddr) {
2946                         if (count == 0)
2947                                 goto finished;
2948                         *buf = '\0';
2949                         buf++;
2950                         addr++;
2951                         count--;
2952                 }
2953                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2954                 if (n > count)
2955                         n = count;
2956                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2957                         aligned_vread(buf, addr, n);
2958                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2959                         memset(buf, 0, n);
2960                 buf += n;
2961                 addr += n;
2962                 count -= n;
2963         }
2964 finished:
2965         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2966
2967         if (buf == buf_start)
2968                 return 0;
2969         /* zero-fill memory holes */
2970         if (buf != buf_start + buflen)
2971                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2972
2973         return buflen;
2974 }
2975
2976 /**
2977  * vwrite() - write vmalloc area in a safe way.
2978  * @buf:      buffer for source data
2979  * @addr:     vm address.
2980  * @count:    number of bytes to be read.
2981  *
2982  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2983  * copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2984  * [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2985  * proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2986  * IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2987  *
2988  * If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2989  * vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2990  *
2991  * Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2992  * should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2993  * This is for routines which have to access vmalloc area without
2994  * any information, as /dev/kmem.
2995  *
2996  * Return: number of bytes for which addr and buf should be
2997  * increased (same number as @count) or %0 if [addr...addr+count)
2998  * doesn't include any intersection with valid vmalloc area
2999  */
3000 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
3001 {
3002         struct vmap_area *va;
3003         struct vm_struct *vm;
3004         char *vaddr;
3005         unsigned long n, buflen;
3006         int copied = 0;
3007
3008         /* Don't allow overflow */
3009         if ((unsigned long) addr + count < count)
3010                 count = -(unsigned long) addr;
3011         buflen = count;
3012
3013         spin_lock(&vmap_area_lock);
3014         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
3015                 if (!count)
3016                         break;
3017
3018                 if (!va->vm)
3019                         continue;
3020
3021                 vm = va->vm;
3022                 vaddr = (char *) vm->addr;
3023                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
3024                         continue;
3025                 while (addr < vaddr) {
3026                         if (count == 0)
3027                                 goto finished;
3028                         buf++;
3029                         addr++;
3030                         count--;
3031                 }
3032                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
3033                 if (n > count)
3034                         n = count;
3035                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
3036                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
3037                         copied++;
3038                 }
3039                 buf += n;
3040                 addr += n;
3041                 count -= n;
3042         }
3043 finished:
3044         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3045         if (!copied)
3046                 return 0;
3047         return buflen;
3048 }
3049
3050 /**
3051  * remap_vmalloc_range_partial - map vmalloc pages to userspace
3052  * @vma:                vma to cover
3053  * @uaddr:              target user address to start at
3054  * @kaddr:              virtual address of vmalloc kernel memory
3055  * @size:               size of map area
3056  *
3057  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3058  *
3059  * This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
3060  * and that it is big enough to cover the range starting at
3061  * @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
3062  * met.
3063  *
3064  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3065  */
3066 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
3067                                 void *kaddr, unsigned long size)
3068 {
3069         struct vm_struct *area;
3070
3071         size = PAGE_ALIGN(size);
3072
3073         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
3074                 return -EINVAL;
3075
3076         area = find_vm_area(kaddr);
3077         if (!area)
3078                 return -EINVAL;
3079
3080         if (!(area->flags & (VM_USERMAP | VM_DMA_COHERENT)))
3081                 return -EINVAL;
3082
3083         if (kaddr + size > area->addr + get_vm_area_size(area))
3084                 return -EINVAL;
3085
3086         do {
3087                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
3088                 int ret;
3089
3090                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
3091                 if (ret)
3092                         return ret;
3093
3094                 uaddr += PAGE_SIZE;
3095                 kaddr += PAGE_SIZE;
3096                 size -= PAGE_SIZE;
3097         } while (size > 0);
3098
3099         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
3100
3101         return 0;
3102 }
3103 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
3104
3105 /**
3106  * remap_vmalloc_range - map vmalloc pages to userspace
3107  * @vma:                vma to cover (map full range of vma)
3108  * @addr:               vmalloc memory
3109  * @pgoff:              number of pages into addr before first page to map
3110  *
3111  * Returns:     0 for success, -Exxx on failure
3112  *
3113  * This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
3114  * that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
3115  * that criteria isn't met.
3116  *
3117  * Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
3118  */
3119 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
3120                                                 unsigned long pgoff)
3121 {
3122         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
3123                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
3124                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
3125 }
3126 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
3127
3128 /*
3129  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
3130  * have one.
3131  *
3132  * The purpose of this function is to make sure the vmalloc area
3133  * mappings are identical in all page-tables in the system.
3134  */
3135 void __weak vmalloc_sync_all(void)
3136 {
3137 }
3138
3139
3140 static int f(pte_t *pte, unsigned long addr, void *data)
3141 {
3142         pte_t ***p = data;
3143
3144         if (p) {
3145                 *(*p) = pte;
3146                 (*p)++;
3147         }
3148         return 0;
3149 }
3150
3151 /**
3152  * alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
3153  * @size:          size of the area
3154  * @ptes:          returns the PTEs for the address space
3155  *
3156  * Returns:     NULL on failure, vm_struct on success
3157  *
3158  * This function reserves a range of kernel address space, and
3159  * allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
3160  * are created.
3161  *
3162  * If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
3163  * allocated for the VM area are returned.
3164  */
3165 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
3166 {
3167         struct vm_struct *area;
3168
3169         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
3170                                 __builtin_return_address(0));
3171         if (area == NULL)
3172                 return NULL;
3173
3174         /*
3175          * This ensures that page tables are constructed for this region
3176          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
3177          */
3178         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
3179                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
3180                 free_vm_area(area);
3181                 return NULL;
3182         }
3183
3184         return area;
3185 }
3186 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
3187
3188 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
3189 {
3190         struct vm_struct *ret;
3191         ret = remove_vm_area(area->addr);
3192         BUG_ON(ret != area);
3193         kfree(area);
3194 }
3195 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
3196
3197 #ifdef CONFIG_SMP
3198 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
3199 {
3200         return rb_entry_safe(n, struct vmap_area, rb_node);
3201 }
3202
3203 /**
3204  * pvm_find_va_enclose_addr - find the vmap_area @addr belongs to
3205  * @addr: target address
3206  *
3207  * Returns: vmap_area if it is found. If there is no such area
3208  *   the first highest(reverse order) vmap_area is returned
3209  *   i.e. va->va_start < addr && va->va_end < addr or NULL
3210  *   if there are no any areas before @addr.
3211  */
3212 static struct vmap_area *
3213 pvm_find_va_enclose_addr(unsigned long addr)
3214 {
3215         struct vmap_area *va, *tmp;
3216         struct rb_node *n;
3217
3218         n = free_vmap_area_root.rb_node;
3219         va = NULL;
3220
3221         while (n) {
3222                 tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
3223                 if (tmp->va_start <= addr) {
3224                         va = tmp;
3225                         if (tmp->va_end >= addr)
3226                                 break;
3227
3228                         n = n->rb_right;
3229                 } else {
3230                         n = n->rb_left;
3231                 }
3232         }
3233
3234         return va;
3235 }
3236
3237 /**
3238  * pvm_determine_end_from_reverse - find the highest aligned address
3239  * of free block below VMALLOC_END
3240  * @va:
3241  *   in - the VA we start the search(reverse order);
3242  *   out - the VA with the highest aligned end address.
3243  *
3244  * Returns: determined end address within vmap_area
3245  */
3246 static unsigned long
3247 pvm_determine_end_from_reverse(struct vmap_area **va, unsigned long align)
3248 {
3249         unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3250         unsigned long addr;
3251
3252         if (likely(*va)) {
3253                 list_for_each_entry_from_reverse((*va),
3254                                 &free_vmap_area_list, list) {
3255                         addr = min((*va)->va_end & ~(align - 1), vmalloc_end);
3256                         if ((*va)->va_start < addr)
3257                                 return addr;
3258                 }
3259         }
3260
3261         return 0;
3262 }
3263
3264 /**
3265  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
3266  * @offsets: array containing offset of each area
3267  * @sizes: array containing size of each area
3268  * @nr_vms: the number of areas to allocate
3269  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
3270  *
3271  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
3272  *          vm_structs on success, %NULL on failure
3273  *
3274  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
3275  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
3276  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
3277  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
3278  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
3279  * areas are allocated from top.
3280  *
3281  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple. It
3282  * does everything top-down and scans free blocks from the end looking
3283  * for matching base. While scanning, if any of the areas do not fit the
3284  * base address is pulled down to fit the area. Scanning is repeated till
3285  * all the areas fit and then all necessary data structures are inserted
3286  * and the result is returned.
3287  */
3288 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
3289                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
3290                                      size_t align)
3291 {
3292         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
3293         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
3294         struct vmap_area **vas, *va;
3295         struct vm_struct **vms;
3296         int area, area2, last_area, term_area;
3297         unsigned long base, start, size, end, last_end;
3298         bool purged = false;
3299         enum fit_type type;
3300
3301         /* verify parameters and allocate data structures */
3302         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
3303         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
3304                 start = offsets[area];
3305                 end = start + sizes[area];
3306
3307                 /* is everything aligned properly? */
3308                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
3309                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
3310
3311                 /* detect the area with the highest address */
3312                 if (start > offsets[last_area])
3313                         last_area = area;
3314
3315                 for (area2 = area + 1; area2 < nr_vms; area2++) {
3316                         unsigned long start2 = offsets[area2];
3317                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
3318
3319                         BUG_ON(start2 < end && start < end2);
3320                 }
3321         }
3322         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
3323
3324         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
3325                 WARN_ON(true);
3326                 return NULL;
3327         }
3328
3329         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
3330         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
3331         if (!vas || !vms)
3332                 goto err_free2;
3333
3334         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3335                 vas[area] = kmem_cache_zalloc(vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3336                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
3337                 if (!vas[area] || !vms[area])
3338                         goto err_free;
3339         }
3340 retry:
3341         spin_lock(&free_vmap_area_lock);
3342
3343         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
3344         area = term_area = last_area;
3345         start = offsets[area];
3346         end = start + sizes[area];
3347
3348         va = pvm_find_va_enclose_addr(vmalloc_end);
3349         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3350
3351         while (true) {
3352                 /*
3353                  * base might have underflowed, add last_end before
3354                  * comparing.
3355                  */
3356                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end)
3357                         goto overflow;
3358
3359                 /*
3360                  * Fitting base has not been found.
3361                  */
3362                 if (va == NULL)
3363                         goto overflow;
3364
3365                 /*
3366                  * If required width exeeds current VA block, move
3367                  * base downwards and then recheck.
3368                  */
3369                 if (base + end > va->va_end) {
3370                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3371                         term_area = area;
3372                         continue;
3373                 }
3374
3375                 /*
3376                  * If this VA does not fit, move base downwards and recheck.
3377                  */
3378                 if (base + start < va->va_start) {
3379                         va = node_to_va(rb_prev(&va->rb_node));
3380                         base = pvm_determine_end_from_reverse(&va, align) - end;
3381                         term_area = area;
3382                         continue;
3383                 }
3384
3385                 /*
3386                  * This area fits, move on to the previous one.  If
3387                  * the previous one is the terminal one, we're done.
3388                  */
3389                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
3390                 if (area == term_area)
3391                         break;
3392
3393                 start = offsets[area];
3394                 end = start + sizes[area];
3395                 va = pvm_find_va_enclose_addr(base + end);
3396         }
3397
3398         /* we've found a fitting base, insert all va's */
3399         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3400                 int ret;
3401
3402                 start = base + offsets[area];
3403                 size = sizes[area];
3404
3405                 va = pvm_find_va_enclose_addr(start);
3406                 if (WARN_ON_ONCE(va == NULL))
3407                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3408                         goto recovery;
3409
3410                 type = classify_va_fit_type(va, start, size);
3411                 if (WARN_ON_ONCE(type == NOTHING_FIT))
3412                         /* It is a BUG(), but trigger recovery instead. */
3413                         goto recovery;
3414
3415                 ret = adjust_va_to_fit_type(va, start, size, type);
3416                 if (unlikely(ret))
3417                         goto recovery;
3418
3419                 /* Allocated area. */
3420                 va = vas[area];
3421                 va->va_start = start;
3422                 va->va_end = start + size;
3423         }
3424
3425         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3426
3427         /* insert all vm's */
3428         spin_lock(&vmap_area_lock);
3429         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3430                 insert_vmap_area(vas[area], &vmap_area_root, &vmap_area_list);
3431
3432                 setup_vmalloc_vm_locked(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
3433                                  pcpu_get_vm_areas);
3434         }
3435         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3436
3437         /* populate the shadow space outside of the lock */
3438         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3439                 /* assume success here */
3440                 kasan_populate_vmalloc(sizes[area], vms[area]);
3441         }
3442
3443         kfree(vas);
3444         return vms;
3445
3446 recovery:
3447         /*
3448          * Remove previously allocated areas. There is no
3449          * need in removing these areas from the busy tree,
3450          * because they are inserted only on the final step
3451          * and when pcpu_get_vm_areas() is success.
3452          */
3453         while (area--) {
3454                 merge_or_add_vmap_area(vas[area], &free_vmap_area_root,
3455                                        &free_vmap_area_list);
3456                 vas[area] = NULL;
3457         }
3458
3459 overflow:
3460         spin_unlock(&free_vmap_area_lock);
3461         if (!purged) {
3462                 purge_vmap_area_lazy();
3463                 purged = true;
3464
3465                 /* Before "retry", check if we recover. */
3466                 for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3467                         if (vas[area])
3468                                 continue;
3469
3470                         vas[area] = kmem_cache_zalloc(
3471                                 vmap_area_cachep, GFP_KERNEL);
3472                         if (!vas[area])
3473                                 goto err_free;
3474                 }
3475
3476                 goto retry;
3477         }
3478
3479 err_free:
3480         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
3481                 if (vas[area])
3482                         kmem_cache_free(vmap_area_cachep, vas[area]);
3483
3484                 kfree(vms[area]);
3485         }
3486 err_free2:
3487         kfree(vas);
3488         kfree(vms);
3489         return NULL;
3490 }
3491
3492 /**
3493  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
3494  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
3495  * @nr_vms: the number of allocated areas
3496  *
3497  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
3498  */
3499 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
3500 {
3501         int i;
3502
3503         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
3504                 free_vm_area(vms[i]);
3505         kfree(vms);
3506 }
3507 #endif  /* CONFIG_SMP */
3508
3509 #ifdef CONFIG_PROC_FS
3510 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
3511         __acquires(&vmap_purge_lock)
3512         __acquires(&vmap_area_lock)
3513 {
3514         mutex_lock(&vmap_purge_lock);
3515         spin_lock(&vmap_area_lock);
3516
3517         return seq_list_start(&vmap_area_list, *pos);
3518 }
3519
3520 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
3521 {
3522         return seq_list_next(p, &vmap_area_list, pos);
3523 }
3524
3525 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
3526         __releases(&vmap_purge_lock)
3527         __releases(&vmap_area_lock)
3528 {
3529         mutex_unlock(&vmap_purge_lock);
3530         spin_unlock(&vmap_area_lock);
3531 }
3532
3533 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
3534 {
3535         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
3536                 unsigned int nr, *counters = m->private;
3537
3538                 if (!counters)
3539                         return;
3540
3541                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
3542                         return;
3543                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
3544                 smp_rmb();
3545
3546                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
3547
3548                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
3549                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
3550
3551                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
3552                         if (counters[nr])
3553                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
3554         }
3555 }
3556
3557 static void show_purge_info(struct seq_file *m)
3558 {
3559         struct llist_node *head;
3560         struct vmap_area *va;
3561
3562         head = READ_ONCE(vmap_purge_list.first);
3563         if (head == NULL)
3564                 return;
3565
3566         llist_for_each_entry(va, head, purge_list) {
3567                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld unpurged vm_area\n",
3568                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3569                         va->va_end - va->va_start);
3570         }
3571 }
3572
3573 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
3574 {
3575         struct vmap_area *va;
3576         struct vm_struct *v;
3577
3578         va = list_entry(p, struct vmap_area, list);
3579
3580         /*
3581          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !vm on behalf
3582          * of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
3583          */
3584         if (!va->vm) {
3585                 seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld vm_map_ram\n",
3586                         (void *)va->va_start, (void *)va->va_end,
3587                         va->va_end - va->va_start);
3588
3589                 return 0;
3590         }
3591
3592         v = va->vm;
3593
3594         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
3595                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
3596
3597         if (v->caller)
3598                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
3599
3600         if (v->nr_pages)
3601                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
3602
3603         if (v->phys_addr)
3604                 seq_printf(m, " phys=%pa", &v->phys_addr);
3605
3606         if (v->flags & VM_IOREMAP)
3607                 seq_puts(m, " ioremap");
3608
3609         if (v->flags & VM_ALLOC)
3610                 seq_puts(m, " vmalloc");
3611
3612         if (v->flags & VM_MAP)
3613                 seq_puts(m, " vmap");
3614
3615         if (v->flags & VM_USERMAP)
3616                 seq_puts(m, " user");
3617
3618         if (v->flags & VM_DMA_COHERENT)
3619                 seq_puts(m, " dma-coherent");
3620
3621         if (is_vmalloc_addr(v->pages))
3622                 seq_puts(m, " vpages");
3623
3624         show_numa_info(m, v);
3625         seq_putc(m, '\n');
3626
3627         /*
3628          * As a final step, dump "unpurged" areas. Note,
3629          * that entire "/proc/vmallocinfo" output will not
3630          * be address sorted, because the purge list is not
3631          * sorted.
3632          */
3633         if (list_is_last(&va->list, &vmap_area_list))
3634                 show_purge_info(m);
3635
3636         return 0;
3637 }
3638
3639 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
3640         .start = s_start,
3641         .next = s_next,
3642         .stop = s_stop,
3643         .show = s_show,
3644 };
3645
3646 static int __init proc_vmalloc_init(void)
3647 {
3648         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3649                 proc_create_seq_private("vmallocinfo", 0400, NULL,
3650                                 &vmalloc_op,
3651                                 nr_node_ids * sizeof(unsigned int), NULL);
3652         else
3653                 proc_create_seq("vmallocinfo", 0400, NULL, &vmalloc_op);
3654         return 0;
3655 }
3656 module_init(proc_vmalloc_init);
3657
3658 #endif