ARM64: dts: rockchip: configure EAS data for rk3368
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / mm / vmalloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/vmalloc.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
9  */
10
11 #include <linux/vmalloc.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/highmem.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/spinlock.h>
18 #include <linux/interrupt.h>
19 #include <linux/proc_fs.h>
20 #include <linux/seq_file.h>
21 #include <linux/debugobjects.h>
22 #include <linux/kallsyms.h>
23 #include <linux/list.h>
24 #include <linux/rbtree.h>
25 #include <linux/radix-tree.h>
26 #include <linux/rcupdate.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/kmemleak.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30 #include <linux/compiler.h>
31 #include <linux/llist.h>
32 #include <linux/bitops.h>
33
34 #include <asm/uaccess.h>
35 #include <asm/tlbflush.h>
36 #include <asm/shmparam.h>
37
38 #include "internal.h"
39
40 struct vfree_deferred {
41         struct llist_head list;
42         struct work_struct wq;
43 };
44 static DEFINE_PER_CPU(struct vfree_deferred, vfree_deferred);
45
46 static void __vunmap(const void *, int);
47
48 static void free_work(struct work_struct *w)
49 {
50         struct vfree_deferred *p = container_of(w, struct vfree_deferred, wq);
51         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&p->list);
52         while (llnode) {
53                 void *p = llnode;
54                 llnode = llist_next(llnode);
55                 __vunmap(p, 1);
56         }
57 }
58
59 /*** Page table manipulation functions ***/
60
61 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
62 {
63         pte_t *pte;
64
65         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
66         do {
67                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
68                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
69         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
70 }
71
72 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
73 {
74         pmd_t *pmd;
75         unsigned long next;
76
77         pmd = pmd_offset(pud, addr);
78         do {
79                 next = pmd_addr_end(addr, end);
80                 if (pmd_clear_huge(pmd))
81                         continue;
82                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
83                         continue;
84                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
85         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
86 }
87
88 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
89 {
90         pud_t *pud;
91         unsigned long next;
92
93         pud = pud_offset(pgd, addr);
94         do {
95                 next = pud_addr_end(addr, end);
96                 if (pud_clear_huge(pud))
97                         continue;
98                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
99                         continue;
100                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
101         } while (pud++, addr = next, addr != end);
102 }
103
104 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
105 {
106         pgd_t *pgd;
107         unsigned long next;
108
109         BUG_ON(addr >= end);
110         pgd = pgd_offset_k(addr);
111         do {
112                 next = pgd_addr_end(addr, end);
113                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
114                         continue;
115                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
116         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
117 }
118
119 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
120                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
121 {
122         pte_t *pte;
123
124         /*
125          * nr is a running index into the array which helps higher level
126          * callers keep track of where we're up to.
127          */
128
129         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
130         if (!pte)
131                 return -ENOMEM;
132         do {
133                 struct page *page = pages[*nr];
134
135                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
136                         return -EBUSY;
137                 if (WARN_ON(!page))
138                         return -ENOMEM;
139                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
140                 (*nr)++;
141         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
142         return 0;
143 }
144
145 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
146                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
147 {
148         pmd_t *pmd;
149         unsigned long next;
150
151         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
152         if (!pmd)
153                 return -ENOMEM;
154         do {
155                 next = pmd_addr_end(addr, end);
156                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
157                         return -ENOMEM;
158         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
159         return 0;
160 }
161
162 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
163                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
164 {
165         pud_t *pud;
166         unsigned long next;
167
168         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
169         if (!pud)
170                 return -ENOMEM;
171         do {
172                 next = pud_addr_end(addr, end);
173                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
174                         return -ENOMEM;
175         } while (pud++, addr = next, addr != end);
176         return 0;
177 }
178
179 /*
180  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
181  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
182  *
183  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
184  */
185 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
186                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
187 {
188         pgd_t *pgd;
189         unsigned long next;
190         unsigned long addr = start;
191         int err = 0;
192         int nr = 0;
193
194         BUG_ON(addr >= end);
195         pgd = pgd_offset_k(addr);
196         do {
197                 next = pgd_addr_end(addr, end);
198                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
199                 if (err)
200                         return err;
201         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
202
203         return nr;
204 }
205
206 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
207                            pgprot_t prot, struct page **pages)
208 {
209         int ret;
210
211         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
212         flush_cache_vmap(start, end);
213         return ret;
214 }
215
216 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
217 {
218         /*
219          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
220          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
221          * just put it in the vmalloc space.
222          */
223 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
224         unsigned long addr = (unsigned long)x;
225         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
226                 return 1;
227 #endif
228         return is_vmalloc_addr(x);
229 }
230
231 /*
232  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
233  */
234 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
235 {
236         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
237         struct page *page = NULL;
238         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
239
240         /*
241          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
242          * architectures that do not vmalloc module space
243          */
244         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
245
246         if (!pgd_none(*pgd)) {
247                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
248                 if (!pud_none(*pud)) {
249                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
250                         if (!pmd_none(*pmd)) {
251                                 pte_t *ptep, pte;
252
253                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
254                                 pte = *ptep;
255                                 if (pte_present(pte))
256                                         page = pte_page(pte);
257                                 pte_unmap(ptep);
258                         }
259                 }
260         }
261         return page;
262 }
263 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
264
265 /*
266  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
267  */
268 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
269 {
270         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
271 }
272 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
273
274
275 /*** Global kva allocator ***/
276
277 #define VM_LAZY_FREE    0x01
278 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
279 #define VM_VM_AREA      0x04
280
281 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
282 /* Export for kexec only */
283 LIST_HEAD(vmap_area_list);
284 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
285
286 /* The vmap cache globals are protected by vmap_area_lock */
287 static struct rb_node *free_vmap_cache;
288 static unsigned long cached_hole_size;
289 static unsigned long cached_vstart;
290 static unsigned long cached_align;
291
292 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
293
294 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
295 {
296         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
297
298         while (n) {
299                 struct vmap_area *va;
300
301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
302                 if (addr < va->va_start)
303                         n = n->rb_left;
304                 else if (addr >= va->va_end)
305                         n = n->rb_right;
306                 else
307                         return va;
308         }
309
310         return NULL;
311 }
312
313 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
314 {
315         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
316         struct rb_node *parent = NULL;
317         struct rb_node *tmp;
318
319         while (*p) {
320                 struct vmap_area *tmp_va;
321
322                 parent = *p;
323                 tmp_va = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
324                 if (va->va_start < tmp_va->va_end)
325                         p = &(*p)->rb_left;
326                 else if (va->va_end > tmp_va->va_start)
327                         p = &(*p)->rb_right;
328                 else
329                         BUG();
330         }
331
332         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
333         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
334
335         /* address-sort this list */
336         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
337         if (tmp) {
338                 struct vmap_area *prev;
339                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
340                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
341         } else
342                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
343 }
344
345 static void purge_vmap_area_lazy(void);
346
347 /*
348  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
349  * vstart and vend.
350  */
351 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
352                                 unsigned long align,
353                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
354                                 int node, gfp_t gfp_mask)
355 {
356         struct vmap_area *va;
357         struct rb_node *n;
358         unsigned long addr;
359         int purged = 0;
360         struct vmap_area *first;
361
362         BUG_ON(!size);
363         BUG_ON(offset_in_page(size));
364         BUG_ON(!is_power_of_2(align));
365
366         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
367                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
368         if (unlikely(!va))
369                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
370
371         /*
372          * Only scan the relevant parts containing pointers to other objects
373          * to avoid false negatives.
374          */
375         kmemleak_scan_area(&va->rb_node, SIZE_MAX, gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK);
376
377 retry:
378         spin_lock(&vmap_area_lock);
379         /*
380          * Invalidate cache if we have more permissive parameters.
381          * cached_hole_size notes the largest hole noticed _below_
382          * the vmap_area cached in free_vmap_cache: if size fits
383          * into that hole, we want to scan from vstart to reuse
384          * the hole instead of allocating above free_vmap_cache.
385          * Note that __free_vmap_area may update free_vmap_cache
386          * without updating cached_hole_size or cached_align.
387          */
388         if (!free_vmap_cache ||
389                         size < cached_hole_size ||
390                         vstart < cached_vstart ||
391                         align < cached_align) {
392 nocache:
393                 cached_hole_size = 0;
394                 free_vmap_cache = NULL;
395         }
396         /* record if we encounter less permissive parameters */
397         cached_vstart = vstart;
398         cached_align = align;
399
400         /* find starting point for our search */
401         if (free_vmap_cache) {
402                 first = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
403                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
404                 if (addr < vstart)
405                         goto nocache;
406                 if (addr + size < addr)
407                         goto overflow;
408
409         } else {
410                 addr = ALIGN(vstart, align);
411                 if (addr + size < addr)
412                         goto overflow;
413
414                 n = vmap_area_root.rb_node;
415                 first = NULL;
416
417                 while (n) {
418                         struct vmap_area *tmp;
419                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
420                         if (tmp->va_end >= addr) {
421                                 first = tmp;
422                                 if (tmp->va_start <= addr)
423                                         break;
424                                 n = n->rb_left;
425                         } else
426                                 n = n->rb_right;
427                 }
428
429                 if (!first)
430                         goto found;
431         }
432
433         /* from the starting point, walk areas until a suitable hole is found */
434         while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
435                 if (addr + cached_hole_size < first->va_start)
436                         cached_hole_size = first->va_start - addr;
437                 addr = ALIGN(first->va_end, align);
438                 if (addr + size < addr)
439                         goto overflow;
440
441                 if (list_is_last(&first->list, &vmap_area_list))
442                         goto found;
443
444                 first = list_entry(first->list.next,
445                                 struct vmap_area, list);
446         }
447
448 found:
449         if (addr + size > vend)
450                 goto overflow;
451
452         va->va_start = addr;
453         va->va_end = addr + size;
454         va->flags = 0;
455         __insert_vmap_area(va);
456         free_vmap_cache = &va->rb_node;
457         spin_unlock(&vmap_area_lock);
458
459         BUG_ON(va->va_start & (align-1));
460         BUG_ON(va->va_start < vstart);
461         BUG_ON(va->va_end > vend);
462
463         return va;
464
465 overflow:
466         spin_unlock(&vmap_area_lock);
467         if (!purged) {
468                 purge_vmap_area_lazy();
469                 purged = 1;
470                 goto retry;
471         }
472         if (printk_ratelimit())
473                 pr_warn("vmap allocation for size %lu failed: "
474                         "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
475         kfree(va);
476         return ERR_PTR(-EBUSY);
477 }
478
479 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
480 {
481         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
482
483         if (free_vmap_cache) {
484                 if (va->va_end < cached_vstart) {
485                         free_vmap_cache = NULL;
486                 } else {
487                         struct vmap_area *cache;
488                         cache = rb_entry(free_vmap_cache, struct vmap_area, rb_node);
489                         if (va->va_start <= cache->va_start) {
490                                 free_vmap_cache = rb_prev(&va->rb_node);
491                                 /*
492                                  * We don't try to update cached_hole_size or
493                                  * cached_align, but it won't go very wrong.
494                                  */
495                         }
496                 }
497         }
498         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
499         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
500         list_del_rcu(&va->list);
501
502         /*
503          * Track the highest possible candidate for pcpu area
504          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
505          * here too, consider only end addresses which fall inside
506          * vmalloc area proper.
507          */
508         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
509                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
510
511         kfree_rcu(va, rcu_head);
512 }
513
514 /*
515  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
516  */
517 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
518 {
519         spin_lock(&vmap_area_lock);
520         __free_vmap_area(va);
521         spin_unlock(&vmap_area_lock);
522 }
523
524 /*
525  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
526  */
527 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
528 {
529         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
530 }
531
532 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
533 {
534         /*
535          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
536          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
537          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
538          * space after a page has been freed.
539          *
540          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
541          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
542          *
543          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
544          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
545          * faster).
546          */
547 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
548         vunmap_page_range(start, end);
549         flush_tlb_kernel_range(start, end);
550 #endif
551 }
552
553 /*
554  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
555  * before attempting to purge with a TLB flush.
556  *
557  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
558  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
559  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
560  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
561  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
562  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
563  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
564  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
565  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
566  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
567  * becomes a problem on bigger systems.
568  */
569 static unsigned long lazy_max_pages(void)
570 {
571         unsigned int log;
572
573         log = fls(num_online_cpus());
574
575         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
576 }
577
578 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
579
580 /* for per-CPU blocks */
581 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void);
582
583 /*
584  * called before a call to iounmap() if the caller wants vm_area_struct's
585  * immediately freed.
586  */
587 void set_iounmap_nonlazy(void)
588 {
589         atomic_set(&vmap_lazy_nr, lazy_max_pages()+1);
590 }
591
592 /*
593  * Purges all lazily-freed vmap areas.
594  *
595  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
596  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
597  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
598  * their own TLB flushing).
599  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
600  *              *end = max(*end, highest purged address)
601  */
602 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
603                                         int sync, int force_flush)
604 {
605         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
606         LIST_HEAD(valist);
607         struct vmap_area *va;
608         struct vmap_area *n_va;
609         int nr = 0;
610
611         /*
612          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
613          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
614          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
615          */
616         if (!sync && !force_flush) {
617                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
618                         return;
619         } else
620                 spin_lock(&purge_lock);
621
622         if (sync)
623                 purge_fragmented_blocks_allcpus();
624
625         rcu_read_lock();
626         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
627                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
628                         if (va->va_start < *start)
629                                 *start = va->va_start;
630                         if (va->va_end > *end)
631                                 *end = va->va_end;
632                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
633                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
634                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
635                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
636                 }
637         }
638         rcu_read_unlock();
639
640         if (nr)
641                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
642
643         if (nr || force_flush)
644                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
645
646         if (nr) {
647                 spin_lock(&vmap_area_lock);
648                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
649                         __free_vmap_area(va);
650                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
651         }
652         spin_unlock(&purge_lock);
653 }
654
655 /*
656  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
657  * is already purging.
658  */
659 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
660 {
661         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
662
663         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
664 }
665
666 /*
667  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
668  */
669 static void purge_vmap_area_lazy(void)
670 {
671         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
672
673         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
674 }
675
676 /*
677  * Free a vmap area, caller ensuring that the area has been unmapped
678  * and flush_cache_vunmap had been called for the correct range
679  * previously.
680  */
681 static void free_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
682 {
683         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
684         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
685         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
686                 try_purge_vmap_area_lazy();
687 }
688
689 /*
690  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
691  * called for the correct range previously.
692  */
693 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
694 {
695         unmap_vmap_area(va);
696         free_vmap_area_noflush(va);
697 }
698
699 /*
700  * Free and unmap a vmap area
701  */
702 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
703 {
704         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
705         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
706 }
707
708 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
709 {
710         struct vmap_area *va;
711
712         spin_lock(&vmap_area_lock);
713         va = __find_vmap_area(addr);
714         spin_unlock(&vmap_area_lock);
715
716         return va;
717 }
718
719 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
720 {
721         struct vmap_area *va;
722
723         va = find_vmap_area(addr);
724         BUG_ON(!va);
725         free_unmap_vmap_area(va);
726 }
727
728
729 /*** Per cpu kva allocator ***/
730
731 /*
732  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
733  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
734  */
735 /*
736  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
737  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
738  * instead (we just need a rough idea)
739  */
740 #if BITS_PER_LONG == 32
741 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
742 #else
743 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
744 #endif
745
746 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
747 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
748 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
749 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
750 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
751 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
752 #define VMAP_BBMAP_BITS         \
753                 VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,   \
754                 VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
755                         VMALLOC_PAGES / roundup_pow_of_two(NR_CPUS) / 16))
756
757 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
758
759 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
760
761 struct vmap_block_queue {
762         spinlock_t lock;
763         struct list_head free;
764 };
765
766 struct vmap_block {
767         spinlock_t lock;
768         struct vmap_area *va;
769         unsigned long free, dirty;
770         unsigned long dirty_min, dirty_max; /*< dirty range */
771         struct list_head free_list;
772         struct rcu_head rcu_head;
773         struct list_head purge;
774 };
775
776 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
777 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
778
779 /*
780  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
781  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
782  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
783  */
784 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
785 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
786
787 /*
788  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
789  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
790  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
791  * big problem.
792  */
793
794 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
795 {
796         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
797         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
798         return addr;
799 }
800
801 static void *vmap_block_vaddr(unsigned long va_start, unsigned long pages_off)
802 {
803         unsigned long addr;
804
805         addr = va_start + (pages_off << PAGE_SHIFT);
806         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) != addr_to_vb_idx(va_start));
807         return (void *)addr;
808 }
809
810 /**
811  * new_vmap_block - allocates new vmap_block and occupies 2^order pages in this
812  *                  block. Of course pages number can't exceed VMAP_BBMAP_BITS
813  * @order:    how many 2^order pages should be occupied in newly allocated block
814  * @gfp_mask: flags for the page level allocator
815  *
816  * Returns: virtual address in a newly allocated block or ERR_PTR(-errno)
817  */
818 static void *new_vmap_block(unsigned int order, gfp_t gfp_mask)
819 {
820         struct vmap_block_queue *vbq;
821         struct vmap_block *vb;
822         struct vmap_area *va;
823         unsigned long vb_idx;
824         int node, err;
825         void *vaddr;
826
827         node = numa_node_id();
828
829         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
830                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
831         if (unlikely(!vb))
832                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
833
834         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
835                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
836                                         node, gfp_mask);
837         if (IS_ERR(va)) {
838                 kfree(vb);
839                 return ERR_CAST(va);
840         }
841
842         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
843         if (unlikely(err)) {
844                 kfree(vb);
845                 free_vmap_area(va);
846                 return ERR_PTR(err);
847         }
848
849         vaddr = vmap_block_vaddr(va->va_start, 0);
850         spin_lock_init(&vb->lock);
851         vb->va = va;
852         /* At least something should be left free */
853         BUG_ON(VMAP_BBMAP_BITS <= (1UL << order));
854         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS - (1UL << order);
855         vb->dirty = 0;
856         vb->dirty_min = VMAP_BBMAP_BITS;
857         vb->dirty_max = 0;
858         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
859
860         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
861         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
862         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
863         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
864         BUG_ON(err);
865         radix_tree_preload_end();
866
867         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
868         spin_lock(&vbq->lock);
869         list_add_tail_rcu(&vb->free_list, &vbq->free);
870         spin_unlock(&vbq->lock);
871         put_cpu_var(vmap_block_queue);
872
873         return vaddr;
874 }
875
876 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
877 {
878         struct vmap_block *tmp;
879         unsigned long vb_idx;
880
881         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
882         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
883         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
884         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
885         BUG_ON(tmp != vb);
886
887         free_vmap_area_noflush(vb->va);
888         kfree_rcu(vb, rcu_head);
889 }
890
891 static void purge_fragmented_blocks(int cpu)
892 {
893         LIST_HEAD(purge);
894         struct vmap_block *vb;
895         struct vmap_block *n_vb;
896         struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
897
898         rcu_read_lock();
899         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
900
901                 if (!(vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS))
902                         continue;
903
904                 spin_lock(&vb->lock);
905                 if (vb->free + vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS && vb->dirty != VMAP_BBMAP_BITS) {
906                         vb->free = 0; /* prevent further allocs after releasing lock */
907                         vb->dirty = VMAP_BBMAP_BITS; /* prevent purging it again */
908                         vb->dirty_min = 0;
909                         vb->dirty_max = VMAP_BBMAP_BITS;
910                         spin_lock(&vbq->lock);
911                         list_del_rcu(&vb->free_list);
912                         spin_unlock(&vbq->lock);
913                         spin_unlock(&vb->lock);
914                         list_add_tail(&vb->purge, &purge);
915                 } else
916                         spin_unlock(&vb->lock);
917         }
918         rcu_read_unlock();
919
920         list_for_each_entry_safe(vb, n_vb, &purge, purge) {
921                 list_del(&vb->purge);
922                 free_vmap_block(vb);
923         }
924 }
925
926 static void purge_fragmented_blocks_allcpus(void)
927 {
928         int cpu;
929
930         for_each_possible_cpu(cpu)
931                 purge_fragmented_blocks(cpu);
932 }
933
934 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
935 {
936         struct vmap_block_queue *vbq;
937         struct vmap_block *vb;
938         void *vaddr = NULL;
939         unsigned int order;
940
941         BUG_ON(offset_in_page(size));
942         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
943         if (WARN_ON(size == 0)) {
944                 /*
945                  * Allocating 0 bytes isn't what caller wants since
946                  * get_order(0) returns funny result. Just warn and terminate
947                  * early.
948                  */
949                 return NULL;
950         }
951         order = get_order(size);
952
953         rcu_read_lock();
954         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
955         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
956                 unsigned long pages_off;
957
958                 spin_lock(&vb->lock);
959                 if (vb->free < (1UL << order)) {
960                         spin_unlock(&vb->lock);
961                         continue;
962                 }
963
964                 pages_off = VMAP_BBMAP_BITS - vb->free;
965                 vaddr = vmap_block_vaddr(vb->va->va_start, pages_off);
966                 vb->free -= 1UL << order;
967                 if (vb->free == 0) {
968                         spin_lock(&vbq->lock);
969                         list_del_rcu(&vb->free_list);
970                         spin_unlock(&vbq->lock);
971                 }
972
973                 spin_unlock(&vb->lock);
974                 break;
975         }
976
977         put_cpu_var(vmap_block_queue);
978         rcu_read_unlock();
979
980         /* Allocate new block if nothing was found */
981         if (!vaddr)
982                 vaddr = new_vmap_block(order, gfp_mask);
983
984         return vaddr;
985 }
986
987 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
988 {
989         unsigned long offset;
990         unsigned long vb_idx;
991         unsigned int order;
992         struct vmap_block *vb;
993
994         BUG_ON(offset_in_page(size));
995         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
996
997         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
998
999         order = get_order(size);
1000
1001         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
1002         offset >>= PAGE_SHIFT;
1003
1004         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
1005         rcu_read_lock();
1006         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
1007         rcu_read_unlock();
1008         BUG_ON(!vb);
1009
1010         vunmap_page_range((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
1011
1012         spin_lock(&vb->lock);
1013
1014         /* Expand dirty range */
1015         vb->dirty_min = min(vb->dirty_min, offset);
1016         vb->dirty_max = max(vb->dirty_max, offset + (1UL << order));
1017
1018         vb->dirty += 1UL << order;
1019         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
1020                 BUG_ON(vb->free);
1021                 spin_unlock(&vb->lock);
1022                 free_vmap_block(vb);
1023         } else
1024                 spin_unlock(&vb->lock);
1025 }
1026
1027 /**
1028  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
1029  *
1030  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
1031  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
1032  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
1033  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
1034  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
1035  *
1036  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
1037  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
1038  * from the vmap layer.
1039  */
1040 void vm_unmap_aliases(void)
1041 {
1042         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
1043         int cpu;
1044         int flush = 0;
1045
1046         if (unlikely(!vmap_initialized))
1047                 return;
1048
1049         for_each_possible_cpu(cpu) {
1050                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
1051                 struct vmap_block *vb;
1052
1053                 rcu_read_lock();
1054                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
1055                         spin_lock(&vb->lock);
1056                         if (vb->dirty) {
1057                                 unsigned long va_start = vb->va->va_start;
1058                                 unsigned long s, e;
1059
1060                                 s = va_start + (vb->dirty_min << PAGE_SHIFT);
1061                                 e = va_start + (vb->dirty_max << PAGE_SHIFT);
1062
1063                                 start = min(s, start);
1064                                 end   = max(e, end);
1065
1066                                 flush = 1;
1067                         }
1068                         spin_unlock(&vb->lock);
1069                 }
1070                 rcu_read_unlock();
1071         }
1072
1073         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
1074 }
1075 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
1076
1077 /**
1078  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
1079  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
1080  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
1081  */
1082 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
1083 {
1084         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1085         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
1086
1087         BUG_ON(!addr);
1088         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
1089         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
1090         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
1091
1092         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
1093         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
1094
1095         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
1096                 vb_free(mem, size);
1097         else
1098                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
1099 }
1100 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
1101
1102 /**
1103  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
1104  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
1105  * @count: number of pages
1106  * @node: prefer to allocate data structures on this node
1107  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
1108  *
1109  * If you use this function for less than VMAP_MAX_ALLOC pages, it could be
1110  * faster than vmap so it's good.  But if you mix long-life and short-life
1111  * objects with vm_map_ram(), it could consume lots of address space through
1112  * fragmentation (especially on a 32bit machine).  You could see failures in
1113  * the end.  Please use this function for short-lived objects.
1114  *
1115  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
1116  */
1117 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
1118 {
1119         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
1120         unsigned long addr;
1121         void *mem;
1122
1123         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
1124                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
1125                 if (IS_ERR(mem))
1126                         return NULL;
1127                 addr = (unsigned long)mem;
1128         } else {
1129                 struct vmap_area *va;
1130                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
1131                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
1132                 if (IS_ERR(va))
1133                         return NULL;
1134
1135                 addr = va->va_start;
1136                 mem = (void *)addr;
1137         }
1138         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
1139                 vm_unmap_ram(mem, count);
1140                 return NULL;
1141         }
1142         return mem;
1143 }
1144 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
1145
1146 static struct vm_struct *vmlist __initdata;
1147 /**
1148  * vm_area_add_early - add vmap area early during boot
1149  * @vm: vm_struct to add
1150  *
1151  * This function is used to add fixed kernel vm area to vmlist before
1152  * vmalloc_init() is called.  @vm->addr, @vm->size, and @vm->flags
1153  * should contain proper values and the other fields should be zero.
1154  *
1155  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1156  */
1157 void __init vm_area_add_early(struct vm_struct *vm)
1158 {
1159         struct vm_struct *tmp, **p;
1160
1161         BUG_ON(vmap_initialized);
1162         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1163                 if (tmp->addr >= vm->addr) {
1164                         BUG_ON(tmp->addr < vm->addr + vm->size);
1165                         break;
1166                 } else
1167                         BUG_ON(tmp->addr + tmp->size > vm->addr);
1168         }
1169         vm->next = *p;
1170         *p = vm;
1171 }
1172
1173 /**
1174  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1175  * @vm: vm_struct to register
1176  * @align: requested alignment
1177  *
1178  * This function is used to register kernel vm area before
1179  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1180  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1181  * vm->addr contains the allocated address.
1182  *
1183  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1184  */
1185 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1186 {
1187         static size_t vm_init_off __initdata;
1188         unsigned long addr;
1189
1190         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1191         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1192
1193         vm->addr = (void *)addr;
1194
1195         vm_area_add_early(vm);
1196 }
1197
1198 void __init vmalloc_init(void)
1199 {
1200         struct vmap_area *va;
1201         struct vm_struct *tmp;
1202         int i;
1203
1204         for_each_possible_cpu(i) {
1205                 struct vmap_block_queue *vbq;
1206                 struct vfree_deferred *p;
1207
1208                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1209                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1210                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1211                 p = &per_cpu(vfree_deferred, i);
1212                 init_llist_head(&p->list);
1213                 INIT_WORK(&p->wq, free_work);
1214         }
1215
1216         /* Import existing vmlist entries. */
1217         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1218                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1219                 va->flags = VM_VM_AREA;
1220                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1221                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1222                 va->vm = tmp;
1223                 __insert_vmap_area(va);
1224         }
1225
1226         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1227
1228         vmap_initialized = true;
1229 }
1230
1231 /**
1232  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1233  * @addr: start of the VM area to map
1234  * @size: size of the VM area to map
1235  * @prot: page protection flags to use
1236  * @pages: pages to map
1237  *
1238  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1239  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1240  * friends.
1241  *
1242  * NOTE:
1243  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1244  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1245  * before calling this function.
1246  *
1247  * RETURNS:
1248  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1249  */
1250 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1251                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1252 {
1253         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1254 }
1255
1256 /**
1257  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1258  * @addr: start of the VM area to unmap
1259  * @size: size of the VM area to unmap
1260  *
1261  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1262  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1263  * friends.
1264  *
1265  * NOTE:
1266  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1267  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1268  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1269  */
1270 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1271 {
1272         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1273 }
1274 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range_noflush);
1275
1276 /**
1277  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1278  * @addr: start of the VM area to unmap
1279  * @size: size of the VM area to unmap
1280  *
1281  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1282  * the unmapping and tlb after.
1283  */
1284 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1285 {
1286         unsigned long end = addr + size;
1287
1288         flush_cache_vunmap(addr, end);
1289         vunmap_page_range(addr, end);
1290         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL_GPL(unmap_kernel_range);
1293
1294 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page **pages)
1295 {
1296         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1297         unsigned long end = addr + get_vm_area_size(area);
1298         int err;
1299
1300         err = vmap_page_range(addr, end, prot, pages);
1301
1302         return err > 0 ? 0 : err;
1303 }
1304 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1305
1306 static void setup_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1307                               unsigned long flags, const void *caller)
1308 {
1309         spin_lock(&vmap_area_lock);
1310         vm->flags = flags;
1311         vm->addr = (void *)va->va_start;
1312         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1313         vm->caller = caller;
1314         va->vm = vm;
1315         va->flags |= VM_VM_AREA;
1316         spin_unlock(&vmap_area_lock);
1317 }
1318
1319 static void clear_vm_uninitialized_flag(struct vm_struct *vm)
1320 {
1321         /*
1322          * Before removing VM_UNINITIALIZED,
1323          * we should make sure that vm has proper values.
1324          * Pair with smp_rmb() in show_numa_info().
1325          */
1326         smp_wmb();
1327         vm->flags &= ~VM_UNINITIALIZED;
1328 }
1329
1330 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1331                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1332                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, const void *caller)
1333 {
1334         struct vmap_area *va;
1335         struct vm_struct *area;
1336
1337         BUG_ON(in_interrupt());
1338         if (flags & VM_IOREMAP)
1339                 align = 1ul << clamp_t(int, fls_long(size),
1340                                        PAGE_SHIFT, IOREMAP_MAX_ORDER);
1341
1342         size = PAGE_ALIGN(size);
1343         if (unlikely(!size))
1344                 return NULL;
1345
1346         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1347         if (unlikely(!area))
1348                 return NULL;
1349
1350         if (!(flags & VM_NO_GUARD))
1351                 size += PAGE_SIZE;
1352
1353         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1354         if (IS_ERR(va)) {
1355                 kfree(area);
1356                 return NULL;
1357         }
1358
1359         setup_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1360
1361         return area;
1362 }
1363
1364 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1365                                 unsigned long start, unsigned long end)
1366 {
1367         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1368                                   GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1369 }
1370 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1371
1372 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1373                                        unsigned long start, unsigned long end,
1374                                        const void *caller)
1375 {
1376         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, NUMA_NO_NODE,
1377                                   GFP_KERNEL, caller);
1378 }
1379
1380 /**
1381  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1382  *      @size:          size of the area
1383  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1384  *
1385  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1386  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1387  *      on success or %NULL on failure.
1388  */
1389 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1390 {
1391         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1392                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL,
1393                                   __builtin_return_address(0));
1394 }
1395
1396 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1397                                 const void *caller)
1398 {
1399         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1400                                   NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL, caller);
1401 }
1402
1403 /**
1404  *      find_vm_area  -  find a continuous kernel virtual area
1405  *      @addr:          base address
1406  *
1407  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and return it.
1408  *      It is up to the caller to do all required locking to keep the returned
1409  *      pointer valid.
1410  */
1411 struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1412 {
1413         struct vmap_area *va;
1414
1415         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1416         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1417                 return va->vm;
1418
1419         return NULL;
1420 }
1421
1422 /**
1423  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1424  *      @addr:          base address
1425  *
1426  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1427  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1428  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1429  */
1430 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1431 {
1432         struct vmap_area *va;
1433
1434         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1435         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1436                 struct vm_struct *vm = va->vm;
1437
1438                 spin_lock(&vmap_area_lock);
1439                 va->vm = NULL;
1440                 va->flags &= ~VM_VM_AREA;
1441                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
1442
1443                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1444                 kasan_free_shadow(vm);
1445                 free_unmap_vmap_area(va);
1446
1447                 return vm;
1448         }
1449         return NULL;
1450 }
1451
1452 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1453 {
1454         struct vm_struct *area;
1455
1456         if (!addr)
1457                 return;
1458
1459         if (WARN(!PAGE_ALIGNED(addr), "Trying to vfree() bad address (%p)\n",
1460                         addr))
1461                 return;
1462
1463         area = remove_vm_area(addr);
1464         if (unlikely(!area)) {
1465                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1466                                 addr);
1467                 return;
1468         }
1469
1470         debug_check_no_locks_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1471         debug_check_no_obj_freed(addr, get_vm_area_size(area));
1472
1473         if (deallocate_pages) {
1474                 int i;
1475
1476                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1477                         struct page *page = area->pages[i];
1478
1479                         BUG_ON(!page);
1480                         __free_page(page);
1481                 }
1482
1483                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1484                         vfree(area->pages);
1485                 else
1486                         kfree(area->pages);
1487         }
1488
1489         kfree(area);
1490         return;
1491 }
1492  
1493 /**
1494  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1495  *      @addr:          memory base address
1496  *
1497  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1498  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1499  *      NULL, no operation is performed.
1500  *
1501  *      Must not be called in NMI context (strictly speaking, only if we don't
1502  *      have CONFIG_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG, but making the calling
1503  *      conventions for vfree() arch-depenedent would be a really bad idea)
1504  *
1505  *      NOTE: assumes that the object at *addr has a size >= sizeof(llist_node)
1506  */
1507 void vfree(const void *addr)
1508 {
1509         BUG_ON(in_nmi());
1510
1511         kmemleak_free(addr);
1512
1513         if (!addr)
1514                 return;
1515         if (unlikely(in_interrupt())) {
1516                 struct vfree_deferred *p = this_cpu_ptr(&vfree_deferred);
1517                 if (llist_add((struct llist_node *)addr, &p->list))
1518                         schedule_work(&p->wq);
1519         } else
1520                 __vunmap(addr, 1);
1521 }
1522 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1523
1524 /**
1525  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1526  *      @addr:          memory base address
1527  *
1528  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1529  *      which was created from the page array passed to vmap().
1530  *
1531  *      Must not be called in interrupt context.
1532  */
1533 void vunmap(const void *addr)
1534 {
1535         BUG_ON(in_interrupt());
1536         might_sleep();
1537         if (addr)
1538                 __vunmap(addr, 0);
1539 }
1540 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1541
1542 /**
1543  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1544  *      @pages:         array of page pointers
1545  *      @count:         number of pages to map
1546  *      @flags:         vm_area->flags
1547  *      @prot:          page protection for the mapping
1548  *
1549  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1550  *      space.
1551  */
1552 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1553                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1554 {
1555         struct vm_struct *area;
1556
1557         might_sleep();
1558
1559         if (count > totalram_pages)
1560                 return NULL;
1561
1562         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1563                                         __builtin_return_address(0));
1564         if (!area)
1565                 return NULL;
1566
1567         if (map_vm_area(area, prot, pages)) {
1568                 vunmap(area->addr);
1569                 return NULL;
1570         }
1571
1572         return area->addr;
1573 }
1574 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1575
1576 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1577                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1578                             int node, const void *caller);
1579 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1580                                  pgprot_t prot, int node)
1581 {
1582         const int order = 0;
1583         struct page **pages;
1584         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1585         const gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1586         const gfp_t alloc_mask = gfp_mask | __GFP_NOWARN;
1587
1588         nr_pages = get_vm_area_size(area) >> PAGE_SHIFT;
1589         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1590
1591         area->nr_pages = nr_pages;
1592         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1593         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1594                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1595                                 PAGE_KERNEL, node, area->caller);
1596                 area->flags |= VM_VPAGES;
1597         } else {
1598                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1599         }
1600         area->pages = pages;
1601         if (!area->pages) {
1602                 remove_vm_area(area->addr);
1603                 kfree(area);
1604                 return NULL;
1605         }
1606
1607         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1608                 struct page *page;
1609
1610                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1611                         page = alloc_page(alloc_mask);
1612                 else
1613                         page = alloc_pages_node(node, alloc_mask, order);
1614
1615                 if (unlikely(!page)) {
1616                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1617                         area->nr_pages = i;
1618                         goto fail;
1619                 }
1620                 area->pages[i] = page;
1621                 if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
1622                         cond_resched();
1623         }
1624
1625         if (map_vm_area(area, prot, pages))
1626                 goto fail;
1627         return area->addr;
1628
1629 fail:
1630         warn_alloc_failed(gfp_mask, order,
1631                           "vmalloc: allocation failure, allocated %ld of %ld bytes\n",
1632                           (area->nr_pages*PAGE_SIZE), area->size);
1633         vfree(area->addr);
1634         return NULL;
1635 }
1636
1637 /**
1638  *      __vmalloc_node_range  -  allocate virtually contiguous memory
1639  *      @size:          allocation size
1640  *      @align:         desired alignment
1641  *      @start:         vm area range start
1642  *      @end:           vm area range end
1643  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1644  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1645  *      @vm_flags:      additional vm area flags (e.g. %VM_NO_GUARD)
1646  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1647  *      @caller:        caller's return address
1648  *
1649  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1650  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1651  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1652  */
1653 void *__vmalloc_node_range(unsigned long size, unsigned long align,
1654                         unsigned long start, unsigned long end, gfp_t gfp_mask,
1655                         pgprot_t prot, unsigned long vm_flags, int node,
1656                         const void *caller)
1657 {
1658         struct vm_struct *area;
1659         void *addr;
1660         unsigned long real_size = size;
1661
1662         size = PAGE_ALIGN(size);
1663         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1664                 goto fail;
1665
1666         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC | VM_UNINITIALIZED |
1667                                 vm_flags, start, end, node, gfp_mask, caller);
1668         if (!area)
1669                 goto fail;
1670
1671         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node);
1672         if (!addr)
1673                 return NULL;
1674
1675         /*
1676          * In this function, newly allocated vm_struct has VM_UNINITIALIZED
1677          * flag. It means that vm_struct is not fully initialized.
1678          * Now, it is fully initialized, so remove this flag here.
1679          */
1680         clear_vm_uninitialized_flag(area);
1681
1682         /*
1683          * A ref_count = 2 is needed because vm_struct allocated in
1684          * __get_vm_area_node() contains a reference to the virtual address of
1685          * the vmalloc'ed block.
1686          */
1687         kmemleak_alloc(addr, real_size, 2, gfp_mask);
1688
1689         return addr;
1690
1691 fail:
1692         warn_alloc_failed(gfp_mask, 0,
1693                           "vmalloc: allocation failure: %lu bytes\n",
1694                           real_size);
1695         return NULL;
1696 }
1697
1698 /**
1699  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1700  *      @size:          allocation size
1701  *      @align:         desired alignment
1702  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1703  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1704  *      @node:          node to use for allocation or NUMA_NO_NODE
1705  *      @caller:        caller's return address
1706  *
1707  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1708  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1709  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1710  */
1711 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1712                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1713                             int node, const void *caller)
1714 {
1715         return __vmalloc_node_range(size, align, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1716                                 gfp_mask, prot, 0, node, caller);
1717 }
1718
1719 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1720 {
1721         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, NUMA_NO_NODE,
1722                                 __builtin_return_address(0));
1723 }
1724 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1725
1726 static inline void *__vmalloc_node_flags(unsigned long size,
1727                                         int node, gfp_t flags)
1728 {
1729         return __vmalloc_node(size, 1, flags, PAGE_KERNEL,
1730                                         node, __builtin_return_address(0));
1731 }
1732
1733 /**
1734  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1735  *      @size:          allocation size
1736  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1737  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1738  *
1739  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1740  *      use __vmalloc() instead.
1741  */
1742 void *vmalloc(unsigned long size)
1743 {
1744         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1745                                     GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM);
1746 }
1747 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1748
1749 /**
1750  *      vzalloc - allocate virtually contiguous memory with zero fill
1751  *      @size:  allocation size
1752  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1753  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1754  *      The memory allocated is set to zero.
1755  *
1756  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1757  *      use __vmalloc() instead.
1758  */
1759 void *vzalloc(unsigned long size)
1760 {
1761         return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
1762                                 GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1763 }
1764 EXPORT_SYMBOL(vzalloc);
1765
1766 /**
1767  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1768  * @size: allocation size
1769  *
1770  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1771  * without leaking data.
1772  */
1773 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1774 {
1775         struct vm_struct *area;
1776         void *ret;
1777
1778         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1779                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1780                              PAGE_KERNEL, NUMA_NO_NODE,
1781                              __builtin_return_address(0));
1782         if (ret) {
1783                 area = find_vm_area(ret);
1784                 area->flags |= VM_USERMAP;
1785         }
1786         return ret;
1787 }
1788 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1789
1790 /**
1791  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1792  *      @size:          allocation size
1793  *      @node:          numa node
1794  *
1795  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1796  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1797  *
1798  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1799  *      use __vmalloc() instead.
1800  */
1801 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1802 {
1803         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1804                                         node, __builtin_return_address(0));
1805 }
1806 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1807
1808 /**
1809  * vzalloc_node - allocate memory on a specific node with zero fill
1810  * @size:       allocation size
1811  * @node:       numa node
1812  *
1813  * Allocate enough pages to cover @size from the page level
1814  * allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1815  * The memory allocated is set to zero.
1816  *
1817  * For tight control over page level allocator and protection flags
1818  * use __vmalloc_node() instead.
1819  */
1820 void *vzalloc_node(unsigned long size, int node)
1821 {
1822         return __vmalloc_node_flags(size, node,
1823                          GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO);
1824 }
1825 EXPORT_SYMBOL(vzalloc_node);
1826
1827 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1828 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1829 #endif
1830
1831 /**
1832  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1833  *      @size:          allocation size
1834  *
1835  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1836  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1837  *      executable kernel virtual space.
1838  *
1839  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1840  *      use __vmalloc() instead.
1841  */
1842
1843 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1844 {
1845         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1846                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1847 }
1848
1849 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1850 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1851 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1852 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1853 #else
1854 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1855 #endif
1856
1857 /**
1858  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1859  *      @size:          allocation size
1860  *
1861  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1862  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1863  */
1864 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1865 {
1866         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1867                               NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1868 }
1869 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1870
1871 /**
1872  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1873  *      @size:          allocation size
1874  *
1875  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1876  * mapped to userspace without leaking data.
1877  */
1878 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1879 {
1880         struct vm_struct *area;
1881         void *ret;
1882
1883         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1884                              NUMA_NO_NODE, __builtin_return_address(0));
1885         if (ret) {
1886                 area = find_vm_area(ret);
1887                 area->flags |= VM_USERMAP;
1888         }
1889         return ret;
1890 }
1891 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1892
1893 /*
1894  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1895  * If the page is not present, fill zero.
1896  */
1897
1898 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1899 {
1900         struct page *p;
1901         int copied = 0;
1902
1903         while (count) {
1904                 unsigned long offset, length;
1905
1906                 offset = offset_in_page(addr);
1907                 length = PAGE_SIZE - offset;
1908                 if (length > count)
1909                         length = count;
1910                 p = vmalloc_to_page(addr);
1911                 /*
1912                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1913                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1914                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1915                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1916                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1917                  */
1918                 if (p) {
1919                         /*
1920                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1921                          * function description)
1922                          */
1923                         void *map = kmap_atomic(p);
1924                         memcpy(buf, map + offset, length);
1925                         kunmap_atomic(map);
1926                 } else
1927                         memset(buf, 0, length);
1928
1929                 addr += length;
1930                 buf += length;
1931                 copied += length;
1932                 count -= length;
1933         }
1934         return copied;
1935 }
1936
1937 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1938 {
1939         struct page *p;
1940         int copied = 0;
1941
1942         while (count) {
1943                 unsigned long offset, length;
1944
1945                 offset = offset_in_page(addr);
1946                 length = PAGE_SIZE - offset;
1947                 if (length > count)
1948                         length = count;
1949                 p = vmalloc_to_page(addr);
1950                 /*
1951                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1952                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1953                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1954                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1955                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1956                  */
1957                 if (p) {
1958                         /*
1959                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1960                          * function description)
1961                          */
1962                         void *map = kmap_atomic(p);
1963                         memcpy(map + offset, buf, length);
1964                         kunmap_atomic(map);
1965                 }
1966                 addr += length;
1967                 buf += length;
1968                 copied += length;
1969                 count -= length;
1970         }
1971         return copied;
1972 }
1973
1974 /**
1975  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1976  *      @buf:           buffer for reading data
1977  *      @addr:          vm address.
1978  *      @count:         number of bytes to be read.
1979  *
1980  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1981  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1982  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1983  *
1984  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1985  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1986  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1987  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1988  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1989  *
1990  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1991  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
1992  *
1993  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1994  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1995  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1996  *      any informaion, as /dev/kmem.
1997  *
1998  */
1999
2000 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2001 {
2002         struct vmap_area *va;
2003         struct vm_struct *vm;
2004         char *vaddr, *buf_start = buf;
2005         unsigned long buflen = count;
2006         unsigned long n;
2007
2008         /* Don't allow overflow */
2009         if ((unsigned long) addr + count < count)
2010                 count = -(unsigned long) addr;
2011
2012         spin_lock(&vmap_area_lock);
2013         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2014                 if (!count)
2015                         break;
2016
2017                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2018                         continue;
2019
2020                 vm = va->vm;
2021                 vaddr = (char *) vm->addr;
2022                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2023                         continue;
2024                 while (addr < vaddr) {
2025                         if (count == 0)
2026                                 goto finished;
2027                         *buf = '\0';
2028                         buf++;
2029                         addr++;
2030                         count--;
2031                 }
2032                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2033                 if (n > count)
2034                         n = count;
2035                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP))
2036                         aligned_vread(buf, addr, n);
2037                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
2038                         memset(buf, 0, n);
2039                 buf += n;
2040                 addr += n;
2041                 count -= n;
2042         }
2043 finished:
2044         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2045
2046         if (buf == buf_start)
2047                 return 0;
2048         /* zero-fill memory holes */
2049         if (buf != buf_start + buflen)
2050                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
2051
2052         return buflen;
2053 }
2054
2055 /**
2056  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
2057  *      @buf:           buffer for source data
2058  *      @addr:          vm address.
2059  *      @count:         number of bytes to be read.
2060  *
2061  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
2062  *      (same number to @count).
2063  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
2064  *      vmalloc area, returns 0.
2065  *
2066  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2067  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
2068  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
2069  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
2070  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
2071  *
2072  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
2073  *      vm_struct area, returns 0. @buf should be kernel's buffer.
2074  *
2075  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
2076  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
2077  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
2078  *      any informaion, as /dev/kmem.
2079  */
2080
2081 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
2082 {
2083         struct vmap_area *va;
2084         struct vm_struct *vm;
2085         char *vaddr;
2086         unsigned long n, buflen;
2087         int copied = 0;
2088
2089         /* Don't allow overflow */
2090         if ((unsigned long) addr + count < count)
2091                 count = -(unsigned long) addr;
2092         buflen = count;
2093
2094         spin_lock(&vmap_area_lock);
2095         list_for_each_entry(va, &vmap_area_list, list) {
2096                 if (!count)
2097                         break;
2098
2099                 if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2100                         continue;
2101
2102                 vm = va->vm;
2103                 vaddr = (char *) vm->addr;
2104                 if (addr >= vaddr + get_vm_area_size(vm))
2105                         continue;
2106                 while (addr < vaddr) {
2107                         if (count == 0)
2108                                 goto finished;
2109                         buf++;
2110                         addr++;
2111                         count--;
2112                 }
2113                 n = vaddr + get_vm_area_size(vm) - addr;
2114                 if (n > count)
2115                         n = count;
2116                 if (!(vm->flags & VM_IOREMAP)) {
2117                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
2118                         copied++;
2119                 }
2120                 buf += n;
2121                 addr += n;
2122                 count -= n;
2123         }
2124 finished:
2125         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2126         if (!copied)
2127                 return 0;
2128         return buflen;
2129 }
2130
2131 /**
2132  *      remap_vmalloc_range_partial  -  map vmalloc pages to userspace
2133  *      @vma:           vma to cover
2134  *      @uaddr:         target user address to start at
2135  *      @kaddr:         virtual address of vmalloc kernel memory
2136  *      @size:          size of map area
2137  *
2138  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2139  *
2140  *      This function checks that @kaddr is a valid vmalloc'ed area,
2141  *      and that it is big enough to cover the range starting at
2142  *      @uaddr in @vma. Will return failure if that criteria isn't
2143  *      met.
2144  *
2145  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2146  */
2147 int remap_vmalloc_range_partial(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr,
2148                                 void *kaddr, unsigned long size)
2149 {
2150         struct vm_struct *area;
2151
2152         size = PAGE_ALIGN(size);
2153
2154         if (!PAGE_ALIGNED(uaddr) || !PAGE_ALIGNED(kaddr))
2155                 return -EINVAL;
2156
2157         area = find_vm_area(kaddr);
2158         if (!area)
2159                 return -EINVAL;
2160
2161         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
2162                 return -EINVAL;
2163
2164         if (kaddr + size > area->addr + area->size)
2165                 return -EINVAL;
2166
2167         do {
2168                 struct page *page = vmalloc_to_page(kaddr);
2169                 int ret;
2170
2171                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
2172                 if (ret)
2173                         return ret;
2174
2175                 uaddr += PAGE_SIZE;
2176                 kaddr += PAGE_SIZE;
2177                 size -= PAGE_SIZE;
2178         } while (size > 0);
2179
2180         vma->vm_flags |= VM_DONTEXPAND | VM_DONTDUMP;
2181
2182         return 0;
2183 }
2184 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range_partial);
2185
2186 /**
2187  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
2188  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
2189  *      @addr:          vmalloc memory
2190  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
2191  *
2192  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
2193  *
2194  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
2195  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
2196  *      that criteria isn't met.
2197  *
2198  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
2199  */
2200 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
2201                                                 unsigned long pgoff)
2202 {
2203         return remap_vmalloc_range_partial(vma, vma->vm_start,
2204                                            addr + (pgoff << PAGE_SHIFT),
2205                                            vma->vm_end - vma->vm_start);
2206 }
2207 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
2208
2209 /*
2210  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
2211  * have one.
2212  */
2213 void __weak vmalloc_sync_all(void)
2214 {
2215 }
2216
2217
2218 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
2219 {
2220         pte_t ***p = data;
2221
2222         if (p) {
2223                 *(*p) = pte;
2224                 (*p)++;
2225         }
2226         return 0;
2227 }
2228
2229 /**
2230  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
2231  *      @size:          size of the area
2232  *      @ptes:          returns the PTEs for the address space
2233  *
2234  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
2235  *
2236  *      This function reserves a range of kernel address space, and
2237  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
2238  *      are created.
2239  *
2240  *      If @ptes is non-NULL, pointers to the PTEs (in init_mm)
2241  *      allocated for the VM area are returned.
2242  */
2243 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size, pte_t **ptes)
2244 {
2245         struct vm_struct *area;
2246
2247         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
2248                                 __builtin_return_address(0));
2249         if (area == NULL)
2250                 return NULL;
2251
2252         /*
2253          * This ensures that page tables are constructed for this region
2254          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
2255          */
2256         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
2257                                 size, f, ptes ? &ptes : NULL)) {
2258                 free_vm_area(area);
2259                 return NULL;
2260         }
2261
2262         return area;
2263 }
2264 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
2265
2266 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
2267 {
2268         struct vm_struct *ret;
2269         ret = remove_vm_area(area->addr);
2270         BUG_ON(ret != area);
2271         kfree(area);
2272 }
2273 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
2274
2275 #ifdef CONFIG_SMP
2276 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
2277 {
2278         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
2279 }
2280
2281 /**
2282  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2283  * @end: target address
2284  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2285  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2286  *
2287  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2288  *          %false if no vmap_area exists
2289  *
2290  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2291  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2292  */
2293 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2294                                struct vmap_area **pnext,
2295                                struct vmap_area **pprev)
2296 {
2297         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2298         struct vmap_area *va = NULL;
2299
2300         while (n) {
2301                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2302                 if (end < va->va_end)
2303                         n = n->rb_left;
2304                 else if (end > va->va_end)
2305                         n = n->rb_right;
2306                 else
2307                         break;
2308         }
2309
2310         if (!va)
2311                 return false;
2312
2313         if (va->va_end > end) {
2314                 *pnext = va;
2315                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2316         } else {
2317                 *pprev = va;
2318                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2319         }
2320         return true;
2321 }
2322
2323 /**
2324  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2325  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2326  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2327  * @align: alignment
2328  *
2329  * Returns: determined end address
2330  *
2331  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2332  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2333  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2334  *
2335  * Please note that the address returned by this function may fall
2336  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2337  * that.
2338  */
2339 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2340                                        struct vmap_area **pprev,
2341                                        unsigned long align)
2342 {
2343         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2344         unsigned long addr;
2345
2346         if (*pnext)
2347                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2348         else
2349                 addr = vmalloc_end;
2350
2351         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2352                 *pnext = *pprev;
2353                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2354         }
2355
2356         return addr;
2357 }
2358
2359 /**
2360  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2361  * @offsets: array containing offset of each area
2362  * @sizes: array containing size of each area
2363  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2364  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2365  *
2366  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2367  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2368  *
2369  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2370  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2371  * congruent vmalloc areas for it with GFP_KERNEL.  These areas tend to
2372  * be scattered pretty far, distance between two areas easily going up
2373  * to gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these
2374  * areas are allocated from top.
2375  *
2376  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2377  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2378  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2379  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2380  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2381  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2382  */
2383 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2384                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2385                                      size_t align)
2386 {
2387         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2388         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2389         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2390         struct vm_struct **vms;
2391         int area, area2, last_area, term_area;
2392         unsigned long base, start, end, last_end;
2393         bool purged = false;
2394
2395         /* verify parameters and allocate data structures */
2396         BUG_ON(offset_in_page(align) || !is_power_of_2(align));
2397         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2398                 start = offsets[area];
2399                 end = start + sizes[area];
2400
2401                 /* is everything aligned properly? */
2402                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2403                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2404
2405                 /* detect the area with the highest address */
2406                 if (start > offsets[last_area])
2407                         last_area = area;
2408
2409                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2410                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2411                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2412
2413                         if (area2 == area)
2414                                 continue;
2415
2416                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2417                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2418                 }
2419         }
2420         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2421
2422         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2423                 WARN_ON(true);
2424                 return NULL;
2425         }
2426
2427         vms = kcalloc(nr_vms, sizeof(vms[0]), GFP_KERNEL);
2428         vas = kcalloc(nr_vms, sizeof(vas[0]), GFP_KERNEL);
2429         if (!vas || !vms)
2430                 goto err_free2;
2431
2432         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2433                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_KERNEL);
2434                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), GFP_KERNEL);
2435                 if (!vas[area] || !vms[area])
2436                         goto err_free;
2437         }
2438 retry:
2439         spin_lock(&vmap_area_lock);
2440
2441         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2442         area = term_area = last_area;
2443         start = offsets[area];
2444         end = start + sizes[area];
2445
2446         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2447                 base = vmalloc_end - last_end;
2448                 goto found;
2449         }
2450         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2451
2452         while (true) {
2453                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2454                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2455
2456                 /*
2457                  * base might have underflowed, add last_end before
2458                  * comparing.
2459                  */
2460                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2461                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2462                         if (!purged) {
2463                                 purge_vmap_area_lazy();
2464                                 purged = true;
2465                                 goto retry;
2466                         }
2467                         goto err_free;
2468                 }
2469
2470                 /*
2471                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2472                  * right below next and then recheck.
2473                  */
2474                 if (next && next->va_start < base + end) {
2475                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2476                         term_area = area;
2477                         continue;
2478                 }
2479
2480                 /*
2481                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2482                  * base so that it's right below new next and then
2483                  * recheck.
2484                  */
2485                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2486                         next = prev;
2487                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2488                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2489                         term_area = area;
2490                         continue;
2491                 }
2492
2493                 /*
2494                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2495                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2496                  */
2497                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2498                 if (area == term_area)
2499                         break;
2500                 start = offsets[area];
2501                 end = start + sizes[area];
2502                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2503         }
2504 found:
2505         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2506         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2507                 struct vmap_area *va = vas[area];
2508
2509                 va->va_start = base + offsets[area];
2510                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2511                 __insert_vmap_area(va);
2512         }
2513
2514         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2515
2516         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2517
2518         /* insert all vm's */
2519         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2520                 setup_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2521                                  pcpu_get_vm_areas);
2522
2523         kfree(vas);
2524         return vms;
2525
2526 err_free:
2527         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2528                 kfree(vas[area]);
2529                 kfree(vms[area]);
2530         }
2531 err_free2:
2532         kfree(vas);
2533         kfree(vms);
2534         return NULL;
2535 }
2536
2537 /**
2538  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2539  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2540  * @nr_vms: the number of allocated areas
2541  *
2542  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2543  */
2544 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2545 {
2546         int i;
2547
2548         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2549                 free_vm_area(vms[i]);
2550         kfree(vms);
2551 }
2552 #endif  /* CONFIG_SMP */
2553
2554 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2555 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2556         __acquires(&vmap_area_lock)
2557 {
2558         loff_t n = *pos;
2559         struct vmap_area *va;
2560
2561         spin_lock(&vmap_area_lock);
2562         va = list_entry((&vmap_area_list)->next, typeof(*va), list);
2563         while (n > 0 && &va->list != &vmap_area_list) {
2564                 n--;
2565                 va = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2566         }
2567         if (!n && &va->list != &vmap_area_list)
2568                 return va;
2569
2570         return NULL;
2571
2572 }
2573
2574 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2575 {
2576         struct vmap_area *va = p, *next;
2577
2578         ++*pos;
2579         next = list_entry(va->list.next, typeof(*va), list);
2580         if (&next->list != &vmap_area_list)
2581                 return next;
2582
2583         return NULL;
2584 }
2585
2586 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2587         __releases(&vmap_area_lock)
2588 {
2589         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2590 }
2591
2592 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2593 {
2594         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA)) {
2595                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2596
2597                 if (!counters)
2598                         return;
2599
2600                 if (v->flags & VM_UNINITIALIZED)
2601                         return;
2602                 /* Pair with smp_wmb() in clear_vm_uninitialized_flag() */
2603                 smp_rmb();
2604
2605                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2606
2607                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2608                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2609
2610                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2611                         if (counters[nr])
2612                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2613         }
2614 }
2615
2616 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2617 {
2618         struct vmap_area *va = p;
2619         struct vm_struct *v;
2620
2621         /*
2622          * s_show can encounter race with remove_vm_area, !VM_VM_AREA on
2623          * behalf of vmap area is being tear down or vm_map_ram allocation.
2624          */
2625         if (!(va->flags & VM_VM_AREA))
2626                 return 0;
2627
2628         v = va->vm;
2629
2630         seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld",
2631                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2632
2633         if (v->caller)
2634                 seq_printf(m, " %pS", v->caller);
2635
2636         if (v->nr_pages)
2637                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2638
2639         if (v->phys_addr)
2640                 seq_printf(m, " phys=%llx", (unsigned long long)v->phys_addr);
2641
2642         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2643                 seq_puts(m, " ioremap");
2644
2645         if (v->flags & VM_ALLOC)
2646                 seq_puts(m, " vmalloc");
2647
2648         if (v->flags & VM_MAP)
2649                 seq_puts(m, " vmap");
2650
2651         if (v->flags & VM_USERMAP)
2652                 seq_puts(m, " user");
2653
2654         if (v->flags & VM_VPAGES)
2655                 seq_puts(m, " vpages");
2656
2657         show_numa_info(m, v);
2658         seq_putc(m, '\n');
2659         return 0;
2660 }
2661
2662 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2663         .start = s_start,
2664         .next = s_next,
2665         .stop = s_stop,
2666         .show = s_show,
2667 };
2668
2669 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2670 {
2671         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2672                 return seq_open_private(file, &vmalloc_op,
2673                                         nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2674         else
2675                 return seq_open(file, &vmalloc_op);
2676 }
2677
2678 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2679         .open           = vmalloc_open,
2680         .read           = seq_read,
2681         .llseek         = seq_lseek,
2682         .release        = seq_release_private,
2683 };
2684
2685 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2686 {
2687         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2688         return 0;
2689 }
2690 module_init(proc_vmalloc_init);
2691
2692 #endif
2693