SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - mm/vmalloc.c

   1 /*
   2  *  linux/mm/vmalloc.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1993  Linus Torvalds
   5  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
   6  *  SMP-safe vmalloc/vfree/ioremap, Tigran Aivazian <tigran@veritas.com>, May 2000
   7  *  Major rework to support vmap/vunmap, Christoph Hellwig, SGI, August 2002
   8  *  Numa awareness, Christoph Lameter, SGI, June 2005
   9  */
  10
  11 #include <linux/vmalloc.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/sched.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/spinlock.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/debugobjects.h>
  22 #include <linux/kallsyms.h>
  23 #include <linux/list.h>
  24 #include <linux/rbtree.h>
  25 #include <linux/radix-tree.h>
  26 #include <linux/rcupdate.h>
  27 #include <linux/pfn.h>
  28 #include <linux/kmemleak.h>
  29 #include <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/tlbflush.h>
  32 #include <asm/shmparam.h>
  33
  34
  35 /*** Page table manipulation functions ***/
  36
  37 static void vunmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr, unsigned long end)
  38 {
  39         pte_t *pte;
  40
  41         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
  42         do {
  43                 pte_t ptent = ptep_get_and_clear(&init_mm, addr, pte);
  44                 WARN_ON(!pte_none(ptent) && !pte_present(ptent));
  45         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
  46 }
  47
  48 static void vunmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr, unsigned long end)
  49 {
  50         pmd_t *pmd;
  51         unsigned long next;
  52
  53         pmd = pmd_offset(pud, addr);
  54         do {
  55                 next = pmd_addr_end(addr, end);
  56                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
  57                         continue;
  58                 vunmap_pte_range(pmd, addr, next);
  59         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
  60 }
  61
  62 static void vunmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr, unsigned long end)
  63 {
  64         pud_t *pud;
  65         unsigned long next;
  66
  67         pud = pud_offset(pgd, addr);
  68         do {
  69                 next = pud_addr_end(addr, end);
  70                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
  71                         continue;
  72                 vunmap_pmd_range(pud, addr, next);
  73         } while (pud++, addr = next, addr != end);
  74 }
  75
  76 static void vunmap_page_range(unsigned long addr, unsigned long end)
  77 {
  78         pgd_t *pgd;
  79         unsigned long next;
  80
  81         BUG_ON(addr >= end);
  82         pgd = pgd_offset_k(addr);
  83         do {
  84                 next = pgd_addr_end(addr, end);
  85                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
  86                         continue;
  87                 vunmap_pud_range(pgd, addr, next);
  88         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
  89 }
  90
  91 static int vmap_pte_range(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
  92                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
  93 {
  94         pte_t *pte;
  95
  96         /*
  97          * nr is a running index into the array which helps higher level
  98          * callers keep track of where we're up to.
  99          */
 100
 101         pte = pte_alloc_kernel(pmd, addr);
 102         if (!pte)
 103                 return -ENOMEM;
 104         do {
 105                 struct page *page = pages[*nr];
 106
 107                 if (WARN_ON(!pte_none(*pte)))
 108                         return -EBUSY;
 109                 if (WARN_ON(!page))
 110                         return -ENOMEM;
 111                 set_pte_at(&init_mm, addr, pte, mk_pte(page, prot));
 112                 (*nr)++;
 113         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 114         return 0;
 115 }
 116
 117 static int vmap_pmd_range(pud_t *pud, unsigned long addr,
 118                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 119 {
 120         pmd_t *pmd;
 121         unsigned long next;
 122
 123         pmd = pmd_alloc(&init_mm, pud, addr);
 124         if (!pmd)
 125                 return -ENOMEM;
 126         do {
 127                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 128                 if (vmap_pte_range(pmd, addr, next, prot, pages, nr))
 129                         return -ENOMEM;
 130         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int vmap_pud_range(pgd_t *pgd, unsigned long addr,
 135                 unsigned long end, pgprot_t prot, struct page **pages, int *nr)
 136 {
 137         pud_t *pud;
 138         unsigned long next;
 139
 140         pud = pud_alloc(&init_mm, pgd, addr);
 141         if (!pud)
 142                 return -ENOMEM;
 143         do {
 144                 next = pud_addr_end(addr, end);
 145                 if (vmap_pmd_range(pud, addr, next, prot, pages, nr))
 146                         return -ENOMEM;
 147         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Set up page tables in kva (addr, end). The ptes shall have prot "prot", and
 153  * will have pfns corresponding to the "pages" array.
 154  *
 155  * Ie. pte at addr+N*PAGE_SIZE shall point to pfn corresponding to pages[N]
 156  */
 157 static int vmap_page_range_noflush(unsigned long start, unsigned long end,
 158                                    pgprot_t prot, struct page **pages)
 159 {
 160         pgd_t *pgd;
 161         unsigned long next;
 162         unsigned long addr = start;
 163         int err = 0;
 164         int nr = 0;
 165
 166         BUG_ON(addr >= end);
 167         pgd = pgd_offset_k(addr);
 168         do {
 169                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 170                 err = vmap_pud_range(pgd, addr, next, prot, pages, &nr);
 171                 if (err)
 172                         return err;
 173         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 174
 175         return nr;
 176 }
 177
 178 static int vmap_page_range(unsigned long start, unsigned long end,
 179                            pgprot_t prot, struct page **pages)
 180 {
 181         int ret;
 182
 183         ret = vmap_page_range_noflush(start, end, prot, pages);
 184         flush_cache_vmap(start, end);
 185         return ret;
 186 }
 187
 188 int is_vmalloc_or_module_addr(const void *x)
 189 {
 190         /*
 191          * ARM, x86-64 and sparc64 put modules in a special place,
 192          * and fall back on vmalloc() if that fails. Others
 193          * just put it in the vmalloc space.
 194          */
 195 #if defined(CONFIG_MODULES) && defined(MODULES_VADDR)
 196         unsigned long addr = (unsigned long)x;
 197         if (addr >= MODULES_VADDR && addr < MODULES_END)
 198                 return 1;
 199 #endif
 200         return is_vmalloc_addr(x);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Walk a vmap address to the struct page it maps.
 205  */
 206 struct page *vmalloc_to_page(const void *vmalloc_addr)
 207 {
 208         unsigned long addr = (unsigned long) vmalloc_addr;
 209         struct page *page = NULL;
 210         pgd_t *pgd = pgd_offset_k(addr);
 211
 212         /*
 213          * XXX we might need to change this if we add VIRTUAL_BUG_ON for
 214          * architectures that do not vmalloc module space
 215          */
 216         VIRTUAL_BUG_ON(!is_vmalloc_or_module_addr(vmalloc_addr));
 217
 218         if (!pgd_none(*pgd)) {
 219                 pud_t *pud = pud_offset(pgd, addr);
 220                 if (!pud_none(*pud)) {
 221                         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, addr);
 222                         if (!pmd_none(*pmd)) {
 223                                 pte_t *ptep, pte;
 224
 225                                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 226                                 pte = *ptep;
 227                                 if (pte_present(pte))
 228                                         page = pte_page(pte);
 229                                 pte_unmap(ptep);
 230                         }
 231                 }
 232         }
 233         return page;
 234 }
 235 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_page);
 236
 237 /*
 238  * Map a vmalloc()-space virtual address to the physical page frame number.
 239  */
 240 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr)
 241 {
 242         return page_to_pfn(vmalloc_to_page(vmalloc_addr));
 243 }
 244 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_to_pfn);
 245
 246
 247 /*** Global kva allocator ***/
 248
 249 #define VM_LAZY_FREE    0x01
 250 #define VM_LAZY_FREEING 0x02
 251 #define VM_VM_AREA      0x04
 252
 253 struct vmap_area {
 254         unsigned long va_start;
 255         unsigned long va_end;
 256         unsigned long flags;
 257         struct rb_node rb_node;         /* address sorted rbtree */
 258         struct list_head list;          /* address sorted list */
 259         struct list_head purge_list;    /* "lazy purge" list */
 260         void *private;
 261         struct rcu_head rcu_head;
 262 };
 263
 264 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_area_lock);
 265 static struct rb_root vmap_area_root = RB_ROOT;
 266 static LIST_HEAD(vmap_area_list);
 267 static unsigned long vmap_area_pcpu_hole;
 268
 269 static struct vmap_area *__find_vmap_area(unsigned long addr)
 270 {
 271         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
 272
 273         while (n) {
 274                 struct vmap_area *va;
 275
 276                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 277                 if (addr < va->va_start)
 278                         n = n->rb_left;
 279                 else if (addr > va->va_start)
 280                         n = n->rb_right;
 281                 else
 282                         return va;
 283         }
 284
 285         return NULL;
 286 }
 287
 288 static void __insert_vmap_area(struct vmap_area *va)
 289 {
 290         struct rb_node **p = &vmap_area_root.rb_node;
 291         struct rb_node *parent = NULL;
 292         struct rb_node *tmp;
 293
 294         while (*p) {
 295                 struct vmap_area *tmp;
 296
 297                 parent = *p;
 298                 tmp = rb_entry(parent, struct vmap_area, rb_node);
 299                 if (va->va_start < tmp->va_end)
 300                         p = &(*p)->rb_left;
 301                 else if (va->va_end > tmp->va_start)
 302                         p = &(*p)->rb_right;
 303                 else
 304                         BUG();
 305         }
 306
 307         rb_link_node(&va->rb_node, parent, p);
 308         rb_insert_color(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 309
 310         /* address-sort this list so it is usable like the vmlist */
 311         tmp = rb_prev(&va->rb_node);
 312         if (tmp) {
 313                 struct vmap_area *prev;
 314                 prev = rb_entry(tmp, struct vmap_area, rb_node);
 315                 list_add_rcu(&va->list, &prev->list);
 316         } else
 317                 list_add_rcu(&va->list, &vmap_area_list);
 318 }
 319
 320 static void purge_vmap_area_lazy(void);
 321
 322 /*
 323  * Allocate a region of KVA of the specified size and alignment, within the
 324  * vstart and vend.
 325  */
 326 static struct vmap_area *alloc_vmap_area(unsigned long size,
 327                                 unsigned long align,
 328                                 unsigned long vstart, unsigned long vend,
 329                                 int node, gfp_t gfp_mask)
 330 {
 331         struct vmap_area *va;
 332         struct rb_node *n;
 333         unsigned long addr;
 334         int purged = 0;
 335
 336         BUG_ON(!size);
 337         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 338
 339         va = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_area),
 340                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 341         if (unlikely(!va))
 342                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 343
 344 retry:
 345         addr = ALIGN(vstart, align);
 346
 347         spin_lock(&vmap_area_lock);
 348         if (addr + size - 1 < addr)
 349                 goto overflow;
 350
 351         /* XXX: could have a last_hole cache */
 352         n = vmap_area_root.rb_node;
 353         if (n) {
 354                 struct vmap_area *first = NULL;
 355
 356                 do {
 357                         struct vmap_area *tmp;
 358                         tmp = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 359                         if (tmp->va_end >= addr) {
 360                                 if (!first && tmp->va_start < addr + size)
 361                                         first = tmp;
 362                                 n = n->rb_left;
 363                         } else {
 364                                 first = tmp;
 365                                 n = n->rb_right;
 366                         }
 367                 } while (n);
 368
 369                 if (!first)
 370                         goto found;
 371
 372                 if (first->va_end < addr) {
 373                         n = rb_next(&first->rb_node);
 374                         if (n)
 375                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 376                         else
 377                                 goto found;
 378                 }
 379
 380                 while (addr + size > first->va_start && addr + size <= vend) {
 381                         addr = ALIGN(first->va_end + PAGE_SIZE, align);
 382                         if (addr + size - 1 < addr)
 383                                 goto overflow;
 384
 385                         n = rb_next(&first->rb_node);
 386                         if (n)
 387                                 first = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
 388                         else
 389                                 goto found;
 390                 }
 391         }
 392 found:
 393         if (addr + size > vend) {
 394 overflow:
 395                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 396                 if (!purged) {
 397                         purge_vmap_area_lazy();
 398                         purged = 1;
 399                         goto retry;
 400                 }
 401                 if (printk_ratelimit())
 402                         printk(KERN_WARNING
 403                                 "vmap allocation for size %lu failed: "
 404                                 "use vmalloc=<size> to increase size.\n", size);
 405                 kfree(va);
 406                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 407         }
 408
 409         BUG_ON(addr & (align-1));
 410
 411         va->va_start = addr;
 412         va->va_end = addr + size;
 413         va->flags = 0;
 414         __insert_vmap_area(va);
 415         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 416
 417         return va;
 418 }
 419
 420 static void rcu_free_va(struct rcu_head *head)
 421 {
 422         struct vmap_area *va = container_of(head, struct vmap_area, rcu_head);
 423
 424         kfree(va);
 425 }
 426
 427 static void __free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 428 {
 429         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&va->rb_node));
 430         rb_erase(&va->rb_node, &vmap_area_root);
 431         RB_CLEAR_NODE(&va->rb_node);
 432         list_del_rcu(&va->list);
 433
 434         /*
 435          * Track the highest possible candidate for pcpu area
 436          * allocation.  Areas outside of vmalloc area can be returned
 437          * here too, consider only end addresses which fall inside
 438          * vmalloc area proper.
 439          */
 440         if (va->va_end > VMALLOC_START && va->va_end <= VMALLOC_END)
 441                 vmap_area_pcpu_hole = max(vmap_area_pcpu_hole, va->va_end);
 442
 443         call_rcu(&va->rcu_head, rcu_free_va);
 444 }
 445
 446 /*
 447  * Free a region of KVA allocated by alloc_vmap_area
 448  */
 449 static void free_vmap_area(struct vmap_area *va)
 450 {
 451         spin_lock(&vmap_area_lock);
 452         __free_vmap_area(va);
 453         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Clear the pagetable entries of a given vmap_area
 458  */
 459 static void unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 460 {
 461         vunmap_page_range(va->va_start, va->va_end);
 462 }
 463
 464 static void vmap_debug_free_range(unsigned long start, unsigned long end)
 465 {
 466         /*
 467          * Unmap page tables and force a TLB flush immediately if
 468          * CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is set. This catches use after free
 469          * bugs similarly to those in linear kernel virtual address
 470          * space after a page has been freed.
 471          *
 472          * All the lazy freeing logic is still retained, in order to
 473          * minimise intrusiveness of this debugging feature.
 474          *
 475          * This is going to be *slow* (linear kernel virtual address
 476          * debugging doesn't do a broadcast TLB flush so it is a lot
 477          * faster).
 478          */
 479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
 480         vunmap_page_range(start, end);
 481         flush_tlb_kernel_range(start, end);
 482 #endif
 483 }
 484
 485 /*
 486  * lazy_max_pages is the maximum amount of virtual address space we gather up
 487  * before attempting to purge with a TLB flush.
 488  *
 489  * There is a tradeoff here: a larger number will cover more kernel page tables
 490  * and take slightly longer to purge, but it will linearly reduce the number of
 491  * global TLB flushes that must be performed. It would seem natural to scale
 492  * this number up linearly with the number of CPUs (because vmapping activity
 493  * could also scale linearly with the number of CPUs), however it is likely
 494  * that in practice, workloads might be constrained in other ways that mean
 495  * vmap activity will not scale linearly with CPUs. Also, I want to be
 496  * conservative and not introduce a big latency on huge systems, so go with
 497  * a less aggressive log scale. It will still be an improvement over the old
 498  * code, and it will be simple to change the scale factor if we find that it
 499  * becomes a problem on bigger systems.
 500  */
 501 static unsigned long lazy_max_pages(void)
 502 {
 503         unsigned int log;
 504
 505         log = fls(num_online_cpus());
 506
 507         return log * (32UL * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE);
 508 }
 509
 510 static atomic_t vmap_lazy_nr = ATOMIC_INIT(0);
 511
 512 /*
 513  * Purges all lazily-freed vmap areas.
 514  *
 515  * If sync is 0 then don't purge if there is already a purge in progress.
 516  * If force_flush is 1, then flush kernel TLBs between *start and *end even
 517  * if we found no lazy vmap areas to unmap (callers can use this to optimise
 518  * their own TLB flushing).
 519  * Returns with *start = min(*start, lowest purged address)
 520  *              *end = max(*end, highest purged address)
 521  */
 522 static void __purge_vmap_area_lazy(unsigned long *start, unsigned long *end,
 523                                         int sync, int force_flush)
 524 {
 525         static DEFINE_SPINLOCK(purge_lock);
 526         LIST_HEAD(valist);
 527         struct vmap_area *va;
 528         struct vmap_area *n_va;
 529         int nr = 0;
 530
 531         /*
 532          * If sync is 0 but force_flush is 1, we'll go sync anyway but callers
 533          * should not expect such behaviour. This just simplifies locking for
 534          * the case that isn't actually used at the moment anyway.
 535          */
 536         if (!sync && !force_flush) {
 537                 if (!spin_trylock(&purge_lock))
 538                         return;
 539         } else
 540                 spin_lock(&purge_lock);
 541
 542         rcu_read_lock();
 543         list_for_each_entry_rcu(va, &vmap_area_list, list) {
 544                 if (va->flags & VM_LAZY_FREE) {
 545                         if (va->va_start < *start)
 546                                 *start = va->va_start;
 547                         if (va->va_end > *end)
 548                                 *end = va->va_end;
 549                         nr += (va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT;
 550                         unmap_vmap_area(va);
 551                         list_add_tail(&va->purge_list, &valist);
 552                         va->flags |= VM_LAZY_FREEING;
 553                         va->flags &= ~VM_LAZY_FREE;
 554                 }
 555         }
 556         rcu_read_unlock();
 557
 558         if (nr)
 559                 atomic_sub(nr, &vmap_lazy_nr);
 560
 561         if (nr || force_flush)
 562                 flush_tlb_kernel_range(*start, *end);
 563
 564         if (nr) {
 565                 spin_lock(&vmap_area_lock);
 566                 list_for_each_entry_safe(va, n_va, &valist, purge_list)
 567                         __free_vmap_area(va);
 568                 spin_unlock(&vmap_area_lock);
 569         }
 570         spin_unlock(&purge_lock);
 571 }
 572
 573 /*
 574  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas. Don't bother if somebody
 575  * is already purging.
 576  */
 577 static void try_purge_vmap_area_lazy(void)
 578 {
 579         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 580
 581         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 0, 0);
 582 }
 583
 584 /*
 585  * Kick off a purge of the outstanding lazy areas.
 586  */
 587 static void purge_vmap_area_lazy(void)
 588 {
 589         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 590
 591         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, 0);
 592 }
 593
 594 /*
 595  * Free and unmap a vmap area, caller ensuring flush_cache_vunmap had been
 596  * called for the correct range previously.
 597  */
 598 static void free_unmap_vmap_area_noflush(struct vmap_area *va)
 599 {
 600         va->flags |= VM_LAZY_FREE;
 601         atomic_add((va->va_end - va->va_start) >> PAGE_SHIFT, &vmap_lazy_nr);
 602         if (unlikely(atomic_read(&vmap_lazy_nr) > lazy_max_pages()))
 603                 try_purge_vmap_area_lazy();
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Free and unmap a vmap area
 608  */
 609 static void free_unmap_vmap_area(struct vmap_area *va)
 610 {
 611         flush_cache_vunmap(va->va_start, va->va_end);
 612         free_unmap_vmap_area_noflush(va);
 613 }
 614
 615 static struct vmap_area *find_vmap_area(unsigned long addr)
 616 {
 617         struct vmap_area *va;
 618
 619         spin_lock(&vmap_area_lock);
 620         va = __find_vmap_area(addr);
 621         spin_unlock(&vmap_area_lock);
 622
 623         return va;
 624 }
 625
 626 static void free_unmap_vmap_area_addr(unsigned long addr)
 627 {
 628         struct vmap_area *va;
 629
 630         va = find_vmap_area(addr);
 631         BUG_ON(!va);
 632         free_unmap_vmap_area(va);
 633 }
 634
 635
 636 /*** Per cpu kva allocator ***/
 637
 638 /*
 639  * vmap space is limited especially on 32 bit architectures. Ensure there is
 640  * room for at least 16 percpu vmap blocks per CPU.
 641  */
 642 /*
 643  * If we had a constant VMALLOC_START and VMALLOC_END, we'd like to be able
 644  * to #define VMALLOC_SPACE             (VMALLOC_END-VMALLOC_START). Guess
 645  * instead (we just need a rough idea)
 646  */
 647 #if BITS_PER_LONG == 32
 648 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024)
 649 #else
 650 #define VMALLOC_SPACE           (128UL*1024*1024*1024)
 651 #endif
 652
 653 #define VMALLOC_PAGES           (VMALLOC_SPACE / PAGE_SIZE)
 654 #define VMAP_MAX_ALLOC          BITS_PER_LONG   /* 256K with 4K pages */
 655 #define VMAP_BBMAP_BITS_MAX     1024    /* 4MB with 4K pages */
 656 #define VMAP_BBMAP_BITS_MIN     (VMAP_MAX_ALLOC*2)
 657 #define VMAP_MIN(x, y)          ((x) < (y) ? (x) : (y)) /* can't use min() */
 658 #define VMAP_MAX(x, y)          ((x) > (y) ? (x) : (y)) /* can't use max() */
 659 #define VMAP_BBMAP_BITS         VMAP_MIN(VMAP_BBMAP_BITS_MAX,           \
 660                                         VMAP_MAX(VMAP_BBMAP_BITS_MIN,   \
 661                                                 VMALLOC_PAGES / NR_CPUS / 16))
 662
 663 #define VMAP_BLOCK_SIZE         (VMAP_BBMAP_BITS * PAGE_SIZE)
 664
 665 static bool vmap_initialized __read_mostly = false;
 666
 667 struct vmap_block_queue {
 668         spinlock_t lock;
 669         struct list_head free;
 670         struct list_head dirty;
 671         unsigned int nr_dirty;
 672 };
 673
 674 struct vmap_block {
 675         spinlock_t lock;
 676         struct vmap_area *va;
 677         struct vmap_block_queue *vbq;
 678         unsigned long free, dirty;
 679         DECLARE_BITMAP(alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 680         DECLARE_BITMAP(dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 681         union {
 682                 struct list_head free_list;
 683                 struct rcu_head rcu_head;
 684         };
 685 };
 686
 687 /* Queue of free and dirty vmap blocks, for allocation and flushing purposes */
 688 static DEFINE_PER_CPU(struct vmap_block_queue, vmap_block_queue);
 689
 690 /*
 691  * Radix tree of vmap blocks, indexed by address, to quickly find a vmap block
 692  * in the free path. Could get rid of this if we change the API to return a
 693  * "cookie" from alloc, to be passed to free. But no big deal yet.
 694  */
 695 static DEFINE_SPINLOCK(vmap_block_tree_lock);
 696 static RADIX_TREE(vmap_block_tree, GFP_ATOMIC);
 697
 698 /*
 699  * We should probably have a fallback mechanism to allocate virtual memory
 700  * out of partially filled vmap blocks. However vmap block sizing should be
 701  * fairly reasonable according to the vmalloc size, so it shouldn't be a
 702  * big problem.
 703  */
 704
 705 static unsigned long addr_to_vb_idx(unsigned long addr)
 706 {
 707         addr -= VMALLOC_START & ~(VMAP_BLOCK_SIZE-1);
 708         addr /= VMAP_BLOCK_SIZE;
 709         return addr;
 710 }
 711
 712 static struct vmap_block *new_vmap_block(gfp_t gfp_mask)
 713 {
 714         struct vmap_block_queue *vbq;
 715         struct vmap_block *vb;
 716         struct vmap_area *va;
 717         unsigned long vb_idx;
 718         int node, err;
 719
 720         node = numa_node_id();
 721
 722         vb = kmalloc_node(sizeof(struct vmap_block),
 723                         gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
 724         if (unlikely(!vb))
 725                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 726
 727         va = alloc_vmap_area(VMAP_BLOCK_SIZE, VMAP_BLOCK_SIZE,
 728                                         VMALLOC_START, VMALLOC_END,
 729                                         node, gfp_mask);
 730         if (unlikely(IS_ERR(va))) {
 731                 kfree(vb);
 732                 return ERR_PTR(PTR_ERR(va));
 733         }
 734
 735         err = radix_tree_preload(gfp_mask);
 736         if (unlikely(err)) {
 737                 kfree(vb);
 738                 free_vmap_area(va);
 739                 return ERR_PTR(err);
 740         }
 741
 742         spin_lock_init(&vb->lock);
 743         vb->va = va;
 744         vb->free = VMAP_BBMAP_BITS;
 745         vb->dirty = 0;
 746         bitmap_zero(vb->alloc_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 747         bitmap_zero(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 748         INIT_LIST_HEAD(&vb->free_list);
 749
 750         vb_idx = addr_to_vb_idx(va->va_start);
 751         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 752         err = radix_tree_insert(&vmap_block_tree, vb_idx, vb);
 753         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 754         BUG_ON(err);
 755         radix_tree_preload_end();
 756
 757         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 758         vb->vbq = vbq;
 759         spin_lock(&vbq->lock);
 760         list_add(&vb->free_list, &vbq->free);
 761         spin_unlock(&vbq->lock);
 762         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 763
 764         return vb;
 765 }
 766
 767 static void rcu_free_vb(struct rcu_head *head)
 768 {
 769         struct vmap_block *vb = container_of(head, struct vmap_block, rcu_head);
 770
 771         kfree(vb);
 772 }
 773
 774 static void free_vmap_block(struct vmap_block *vb)
 775 {
 776         struct vmap_block *tmp;
 777         unsigned long vb_idx;
 778
 779         BUG_ON(!list_empty(&vb->free_list));
 780
 781         vb_idx = addr_to_vb_idx(vb->va->va_start);
 782         spin_lock(&vmap_block_tree_lock);
 783         tmp = radix_tree_delete(&vmap_block_tree, vb_idx);
 784         spin_unlock(&vmap_block_tree_lock);
 785         BUG_ON(tmp != vb);
 786
 787         free_unmap_vmap_area_noflush(vb->va);
 788         call_rcu(&vb->rcu_head, rcu_free_vb);
 789 }
 790
 791 static void *vb_alloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask)
 792 {
 793         struct vmap_block_queue *vbq;
 794         struct vmap_block *vb;
 795         unsigned long addr = 0;
 796         unsigned int order;
 797
 798         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 799         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 800         order = get_order(size);
 801
 802 again:
 803         rcu_read_lock();
 804         vbq = &get_cpu_var(vmap_block_queue);
 805         list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 806                 int i;
 807
 808                 spin_lock(&vb->lock);
 809                 i = bitmap_find_free_region(vb->alloc_map,
 810                                                 VMAP_BBMAP_BITS, order);
 811
 812                 if (i >= 0) {
 813                         addr = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 814                         BUG_ON(addr_to_vb_idx(addr) !=
 815                                         addr_to_vb_idx(vb->va->va_start));
 816                         vb->free -= 1UL << order;
 817                         if (vb->free == 0) {
 818                                 spin_lock(&vbq->lock);
 819                                 list_del_init(&vb->free_list);
 820                                 spin_unlock(&vbq->lock);
 821                         }
 822                         spin_unlock(&vb->lock);
 823                         break;
 824                 }
 825                 spin_unlock(&vb->lock);
 826         }
 827         put_cpu_var(vmap_block_queue);
 828         rcu_read_unlock();
 829
 830         if (!addr) {
 831                 vb = new_vmap_block(gfp_mask);
 832                 if (IS_ERR(vb))
 833                         return vb;
 834                 goto again;
 835         }
 836
 837         return (void *)addr;
 838 }
 839
 840 static void vb_free(const void *addr, unsigned long size)
 841 {
 842         unsigned long offset;
 843         unsigned long vb_idx;
 844         unsigned int order;
 845         struct vmap_block *vb;
 846
 847         BUG_ON(size & ~PAGE_MASK);
 848         BUG_ON(size > PAGE_SIZE*VMAP_MAX_ALLOC);
 849
 850         flush_cache_vunmap((unsigned long)addr, (unsigned long)addr + size);
 851
 852         order = get_order(size);
 853
 854         offset = (unsigned long)addr & (VMAP_BLOCK_SIZE - 1);
 855
 856         vb_idx = addr_to_vb_idx((unsigned long)addr);
 857         rcu_read_lock();
 858         vb = radix_tree_lookup(&vmap_block_tree, vb_idx);
 859         rcu_read_unlock();
 860         BUG_ON(!vb);
 861
 862         spin_lock(&vb->lock);
 863         bitmap_allocate_region(vb->dirty_map, offset >> PAGE_SHIFT, order);
 864
 865         vb->dirty += 1UL << order;
 866         if (vb->dirty == VMAP_BBMAP_BITS) {
 867                 BUG_ON(vb->free || !list_empty(&vb->free_list));
 868                 spin_unlock(&vb->lock);
 869                 free_vmap_block(vb);
 870         } else
 871                 spin_unlock(&vb->lock);
 872 }
 873
 874 /**
 875  * vm_unmap_aliases - unmap outstanding lazy aliases in the vmap layer
 876  *
 877  * The vmap/vmalloc layer lazily flushes kernel virtual mappings primarily
 878  * to amortize TLB flushing overheads. What this means is that any page you
 879  * have now, may, in a former life, have been mapped into kernel virtual
 880  * address by the vmap layer and so there might be some CPUs with TLB entries
 881  * still referencing that page (additional to the regular 1:1 kernel mapping).
 882  *
 883  * vm_unmap_aliases flushes all such lazy mappings. After it returns, we can
 884  * be sure that none of the pages we have control over will have any aliases
 885  * from the vmap layer.
 886  */
 887 void vm_unmap_aliases(void)
 888 {
 889         unsigned long start = ULONG_MAX, end = 0;
 890         int cpu;
 891         int flush = 0;
 892
 893         if (unlikely(!vmap_initialized))
 894                 return;
 895
 896         for_each_possible_cpu(cpu) {
 897                 struct vmap_block_queue *vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, cpu);
 898                 struct vmap_block *vb;
 899
 900                 rcu_read_lock();
 901                 list_for_each_entry_rcu(vb, &vbq->free, free_list) {
 902                         int i;
 903
 904                         spin_lock(&vb->lock);
 905                         i = find_first_bit(vb->dirty_map, VMAP_BBMAP_BITS);
 906                         while (i < VMAP_BBMAP_BITS) {
 907                                 unsigned long s, e;
 908                                 int j;
 909                                 j = find_next_zero_bit(vb->dirty_map,
 910                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 911
 912                                 s = vb->va->va_start + (i << PAGE_SHIFT);
 913                                 e = vb->va->va_start + (j << PAGE_SHIFT);
 914                                 vunmap_page_range(s, e);
 915                                 flush = 1;
 916
 917                                 if (s < start)
 918                                         start = s;
 919                                 if (e > end)
 920                                         end = e;
 921
 922                                 i = j;
 923                                 i = find_next_bit(vb->dirty_map,
 924                                                         VMAP_BBMAP_BITS, i);
 925                         }
 926                         spin_unlock(&vb->lock);
 927                 }
 928                 rcu_read_unlock();
 929         }
 930
 931         __purge_vmap_area_lazy(&start, &end, 1, flush);
 932 }
 933 EXPORT_SYMBOL_GPL(vm_unmap_aliases);
 934
 935 /**
 936  * vm_unmap_ram - unmap linear kernel address space set up by vm_map_ram
 937  * @mem: the pointer returned by vm_map_ram
 938  * @count: the count passed to that vm_map_ram call (cannot unmap partial)
 939  */
 940 void vm_unmap_ram(const void *mem, unsigned int count)
 941 {
 942         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 943         unsigned long addr = (unsigned long)mem;
 944
 945         BUG_ON(!addr);
 946         BUG_ON(addr < VMALLOC_START);
 947         BUG_ON(addr > VMALLOC_END);
 948         BUG_ON(addr & (PAGE_SIZE-1));
 949
 950         debug_check_no_locks_freed(mem, size);
 951         vmap_debug_free_range(addr, addr+size);
 952
 953         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC))
 954                 vb_free(mem, size);
 955         else
 956                 free_unmap_vmap_area_addr(addr);
 957 }
 958 EXPORT_SYMBOL(vm_unmap_ram);
 959
 960 /**
 961  * vm_map_ram - map pages linearly into kernel virtual address (vmalloc space)
 962  * @pages: an array of pointers to the pages to be mapped
 963  * @count: number of pages
 964  * @node: prefer to allocate data structures on this node
 965  * @prot: memory protection to use. PAGE_KERNEL for regular RAM
 966  *
 967  * Returns: a pointer to the address that has been mapped, or %NULL on failure
 968  */
 969 void *vm_map_ram(struct page **pages, unsigned int count, int node, pgprot_t prot)
 970 {
 971         unsigned long size = count << PAGE_SHIFT;
 972         unsigned long addr;
 973         void *mem;
 974
 975         if (likely(count <= VMAP_MAX_ALLOC)) {
 976                 mem = vb_alloc(size, GFP_KERNEL);
 977                 if (IS_ERR(mem))
 978                         return NULL;
 979                 addr = (unsigned long)mem;
 980         } else {
 981                 struct vmap_area *va;
 982                 va = alloc_vmap_area(size, PAGE_SIZE,
 983                                 VMALLOC_START, VMALLOC_END, node, GFP_KERNEL);
 984                 if (IS_ERR(va))
 985                         return NULL;
 986
 987                 addr = va->va_start;
 988                 mem = (void *)addr;
 989         }
 990         if (vmap_page_range(addr, addr + size, prot, pages) < 0) {
 991                 vm_unmap_ram(mem, count);
 992                 return NULL;
 993         }
 994         return mem;
 995 }
 996 EXPORT_SYMBOL(vm_map_ram);
 997
 998 /**
 999  * vm_area_register_early - register vmap area early during boot
1000  * @vm: vm_struct to register
1001  * @align: requested alignment
1002  *
1003  * This function is used to register kernel vm area before
1004  * vmalloc_init() is called.  @vm->size and @vm->flags should contain
1005  * proper values on entry and other fields should be zero.  On return,
1006  * vm->addr contains the allocated address.
1007  *
1008  * DO NOT USE THIS FUNCTION UNLESS YOU KNOW WHAT YOU'RE DOING.
1009  */
1010 void __init vm_area_register_early(struct vm_struct *vm, size_t align)
1011 {
1012         static size_t vm_init_off __initdata;
1013         unsigned long addr;
1014
1015         addr = ALIGN(VMALLOC_START + vm_init_off, align);
1016         vm_init_off = PFN_ALIGN(addr + vm->size) - VMALLOC_START;
1017
1018         vm->addr = (void *)addr;
1019
1020         vm->next = vmlist;
1021         vmlist = vm;
1022 }
1023
1024 void __init vmalloc_init(void)
1025 {
1026         struct vmap_area *va;
1027         struct vm_struct *tmp;
1028         int i;
1029
1030         for_each_possible_cpu(i) {
1031                 struct vmap_block_queue *vbq;
1032
1033                 vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
1034                 spin_lock_init(&vbq->lock);
1035                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
1036                 INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
1037                 vbq->nr_dirty = 0;
1038         }
1039
1040         /* Import existing vmlist entries. */
1041         for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {
1042                 va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
1043                 va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
1044                 va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
1045                 va->va_end = va->va_start + tmp->size;
1046                 __insert_vmap_area(va);
1047         }
1048
1049         vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
1050
1051         vmap_initialized = true;
1052 }
1053
1054 /**
1055  * map_kernel_range_noflush - map kernel VM area with the specified pages
1056  * @addr: start of the VM area to map
1057  * @size: size of the VM area to map
1058  * @prot: page protection flags to use
1059  * @pages: pages to map
1060  *
1061  * Map PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1062  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1063  * friends.
1064  *
1065  * NOTE:
1066  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1067  * responsible for calling flush_cache_vmap() on to-be-mapped areas
1068  * before calling this function.
1069  *
1070  * RETURNS:
1071  * The number of pages mapped on success, -errno on failure.
1072  */
1073 int map_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size,
1074                              pgprot_t prot, struct page **pages)
1075 {
1076         return vmap_page_range_noflush(addr, addr + size, prot, pages);
1077 }
1078
1079 /**
1080  * unmap_kernel_range_noflush - unmap kernel VM area
1081  * @addr: start of the VM area to unmap
1082  * @size: size of the VM area to unmap
1083  *
1084  * Unmap PFN_UP(@size) pages at @addr.  The VM area @addr and @size
1085  * specify should have been allocated using get_vm_area() and its
1086  * friends.
1087  *
1088  * NOTE:
1089  * This function does NOT do any cache flushing.  The caller is
1090  * responsible for calling flush_cache_vunmap() on to-be-mapped areas
1091  * before calling this function and flush_tlb_kernel_range() after.
1092  */
1093 void unmap_kernel_range_noflush(unsigned long addr, unsigned long size)
1094 {
1095         vunmap_page_range(addr, addr + size);
1096 }
1097
1098 /**
1099  * unmap_kernel_range - unmap kernel VM area and flush cache and TLB
1100  * @addr: start of the VM area to unmap
1101  * @size: size of the VM area to unmap
1102  *
1103  * Similar to unmap_kernel_range_noflush() but flushes vcache before
1104  * the unmapping and tlb after.
1105  */
1106 void unmap_kernel_range(unsigned long addr, unsigned long size)
1107 {
1108         unsigned long end = addr + size;
1109
1110         flush_cache_vunmap(addr, end);
1111         vunmap_page_range(addr, end);
1112         flush_tlb_kernel_range(addr, end);
1113 }
1114
1115 int map_vm_area(struct vm_struct *area, pgprot_t prot, struct page ***pages)
1116 {
1117         unsigned long addr = (unsigned long)area->addr;
1118         unsigned long end = addr + area->size - PAGE_SIZE;
1119         int err;
1120
1121         err = vmap_page_range(addr, end, prot, *pages);
1122         if (err > 0) {
1123                 *pages += err;
1124                 err = 0;
1125         }
1126
1127         return err;
1128 }
1129 EXPORT_SYMBOL_GPL(map_vm_area);
1130
1131 /*** Old vmalloc interfaces ***/
1132 DEFINE_RWLOCK(vmlist_lock);
1133 struct vm_struct *vmlist;
1134
1135 static void insert_vmalloc_vm(struct vm_struct *vm, struct vmap_area *va,
1136                               unsigned long flags, void *caller)
1137 {
1138         struct vm_struct *tmp, **p;
1139
1140         vm->flags = flags;
1141         vm->addr = (void *)va->va_start;
1142         vm->size = va->va_end - va->va_start;
1143         vm->caller = caller;
1144         va->private = vm;
1145         va->flags |= VM_VM_AREA;
1146
1147         write_lock(&vmlist_lock);
1148         for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL; p = &tmp->next) {
1149                 if (tmp->addr >= vm->addr)
1150                         break;
1151         }
1152         vm->next = *p;
1153         *p = vm;
1154         write_unlock(&vmlist_lock);
1155 }
1156
1157 static struct vm_struct *__get_vm_area_node(unsigned long size,
1158                 unsigned long align, unsigned long flags, unsigned long start,
1159                 unsigned long end, int node, gfp_t gfp_mask, void *caller)
1160 {
1161         static struct vmap_area *va;
1162         struct vm_struct *area;
1163
1164         BUG_ON(in_interrupt());
1165         if (flags & VM_IOREMAP) {
1166                 int bit = fls(size);
1167
1168                 if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER)
1169                         bit = IOREMAP_MAX_ORDER;
1170                 else if (bit < PAGE_SHIFT)
1171                         bit = PAGE_SHIFT;
1172
1173                 align = 1ul << bit;
1174         }
1175
1176         size = PAGE_ALIGN(size);
1177         if (unlikely(!size))
1178                 return NULL;
1179
1180         area = kzalloc_node(sizeof(*area), gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK, node);
1181         if (unlikely(!area))
1182                 return NULL;
1183
1184         /*
1185          * We always allocate a guard page.
1186          */
1187         size += PAGE_SIZE;
1188
1189         va = alloc_vmap_area(size, align, start, end, node, gfp_mask);
1190         if (IS_ERR(va)) {
1191                 kfree(area);
1192                 return NULL;
1193         }
1194
1195         insert_vmalloc_vm(area, va, flags, caller);
1196         return area;
1197 }
1198
1199 struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,
1200                                 unsigned long start, unsigned long end)
1201 {
1202         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1203                                                 __builtin_return_address(0));
1204 }
1205 EXPORT_SYMBOL_GPL(__get_vm_area);
1206
1207 struct vm_struct *__get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1208                                        unsigned long start, unsigned long end,
1209                                        void *caller)
1210 {
1211         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, start, end, -1, GFP_KERNEL,
1212                                   caller);
1213 }
1214
1215 /**
1216  *      get_vm_area  -  reserve a contiguous kernel virtual area
1217  *      @size:          size of the area
1218  *      @flags:         %VM_IOREMAP for I/O mappings or VM_ALLOC
1219  *
1220  *      Search an area of @size in the kernel virtual mapping area,
1221  *      and reserved it for out purposes.  Returns the area descriptor
1222  *      on success or %NULL on failure.
1223  */
1224 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)
1225 {
1226         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1227                                 -1, GFP_KERNEL, __builtin_return_address(0));
1228 }
1229
1230 struct vm_struct *get_vm_area_caller(unsigned long size, unsigned long flags,
1231                                 void *caller)
1232 {
1233         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1234                                                 -1, GFP_KERNEL, caller);
1235 }
1236
1237 struct vm_struct *get_vm_area_node(unsigned long size, unsigned long flags,
1238                                    int node, gfp_t gfp_mask)
1239 {
1240         return __get_vm_area_node(size, 1, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END,
1241                                   node, gfp_mask, __builtin_return_address(0));
1242 }
1243
1244 static struct vm_struct *find_vm_area(const void *addr)
1245 {
1246         struct vmap_area *va;
1247
1248         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1249         if (va && va->flags & VM_VM_AREA)
1250                 return va->private;
1251
1252         return NULL;
1253 }
1254
1255 /**
1256  *      remove_vm_area  -  find and remove a continuous kernel virtual area
1257  *      @addr:          base address
1258  *
1259  *      Search for the kernel VM area starting at @addr, and remove it.
1260  *      This function returns the found VM area, but using it is NOT safe
1261  *      on SMP machines, except for its size or flags.
1262  */
1263 struct vm_struct *remove_vm_area(const void *addr)
1264 {
1265         struct vmap_area *va;
1266
1267         va = find_vmap_area((unsigned long)addr);
1268         if (va && va->flags & VM_VM_AREA) {
1269                 struct vm_struct *vm = va->private;
1270                 struct vm_struct *tmp, **p;
1271                 /*
1272                  * remove from list and disallow access to this vm_struct
1273                  * before unmap. (address range confliction is maintained by
1274                  * vmap.)
1275                  */
1276                 write_lock(&vmlist_lock);
1277                 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != vm; p = &tmp->next)
1278                         ;
1279                 *p = tmp->next;
1280                 write_unlock(&vmlist_lock);
1281
1282                 vmap_debug_free_range(va->va_start, va->va_end);
1283                 free_unmap_vmap_area(va);
1284                 vm->size -= PAGE_SIZE;
1285
1286                 return vm;
1287         }
1288         return NULL;
1289 }
1290
1291 static void __vunmap(const void *addr, int deallocate_pages)
1292 {
1293         struct vm_struct *area;
1294
1295         if (!addr)
1296                 return;
1297
1298         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr) {
1299                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() bad address (%p)\n", addr);
1300                 return;
1301         }
1302
1303         area = remove_vm_area(addr);
1304         if (unlikely(!area)) {
1305                 WARN(1, KERN_ERR "Trying to vfree() nonexistent vm area (%p)\n",
1306                                 addr);
1307                 return;
1308         }
1309
1310         debug_check_no_locks_freed(addr, area->size);
1311         debug_check_no_obj_freed(addr, area->size);
1312
1313         if (deallocate_pages) {
1314                 int i;
1315
1316                 for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1317                         struct page *page = area->pages[i];
1318
1319                         BUG_ON(!page);
1320                         __free_page(page);
1321                 }
1322
1323                 if (area->flags & VM_VPAGES)
1324                         vfree(area->pages);
1325                 else
1326                         kfree(area->pages);
1327         }
1328
1329         kfree(area);
1330         return;
1331 }
1332
1333 /**
1334  *      vfree  -  release memory allocated by vmalloc()
1335  *      @addr:          memory base address
1336  *
1337  *      Free the virtually continuous memory area starting at @addr, as
1338  *      obtained from vmalloc(), vmalloc_32() or __vmalloc(). If @addr is
1339  *      NULL, no operation is performed.
1340  *
1341  *      Must not be called in interrupt context.
1342  */
1343 void vfree(const void *addr)
1344 {
1345         BUG_ON(in_interrupt());
1346
1347         kmemleak_free(addr);
1348
1349         __vunmap(addr, 1);
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(vfree);
1352
1353 /**
1354  *      vunmap  -  release virtual mapping obtained by vmap()
1355  *      @addr:          memory base address
1356  *
1357  *      Free the virtually contiguous memory area starting at @addr,
1358  *      which was created from the page array passed to vmap().
1359  *
1360  *      Must not be called in interrupt context.
1361  */
1362 void vunmap(const void *addr)
1363 {
1364         BUG_ON(in_interrupt());
1365         might_sleep();
1366         __vunmap(addr, 0);
1367 }
1368 EXPORT_SYMBOL(vunmap);
1369
1370 /**
1371  *      vmap  -  map an array of pages into virtually contiguous space
1372  *      @pages:         array of page pointers
1373  *      @count:         number of pages to map
1374  *      @flags:         vm_area->flags
1375  *      @prot:          page protection for the mapping
1376  *
1377  *      Maps @count pages from @pages into contiguous kernel virtual
1378  *      space.
1379  */
1380 void *vmap(struct page **pages, unsigned int count,
1381                 unsigned long flags, pgprot_t prot)
1382 {
1383         struct vm_struct *area;
1384
1385         might_sleep();
1386
1387         if (count > totalram_pages)
1388                 return NULL;
1389
1390         area = get_vm_area_caller((count << PAGE_SHIFT), flags,
1391                                         __builtin_return_address(0));
1392         if (!area)
1393                 return NULL;
1394
1395         if (map_vm_area(area, prot, &pages)) {
1396                 vunmap(area->addr);
1397                 return NULL;
1398         }
1399
1400         return area->addr;
1401 }
1402 EXPORT_SYMBOL(vmap);
1403
1404 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1405                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1406                             int node, void *caller);
1407 static void *__vmalloc_area_node(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask,
1408                                  pgprot_t prot, int node, void *caller)
1409 {
1410         struct page **pages;
1411         unsigned int nr_pages, array_size, i;
1412         gfp_t nested_gfp = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO;
1413
1414         nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
1415         array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
1416
1417         area->nr_pages = nr_pages;
1418         /* Please note that the recursion is strictly bounded. */
1419         if (array_size > PAGE_SIZE) {
1420                 pages = __vmalloc_node(array_size, 1, nested_gfp|__GFP_HIGHMEM,
1421                                 PAGE_KERNEL, node, caller);
1422                 area->flags |= VM_VPAGES;
1423         } else {
1424                 pages = kmalloc_node(array_size, nested_gfp, node);
1425         }
1426         area->pages = pages;
1427         area->caller = caller;
1428         if (!area->pages) {
1429                 remove_vm_area(area->addr);
1430                 kfree(area);
1431                 return NULL;
1432         }
1433
1434         for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
1435                 struct page *page;
1436
1437                 if (node < 0)
1438                         page = alloc_page(gfp_mask);
1439                 else
1440                         page = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0);
1441
1442                 if (unlikely(!page)) {
1443                         /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
1444                         area->nr_pages = i;
1445                         goto fail;
1446                 }
1447                 area->pages[i] = page;
1448         }
1449
1450         if (map_vm_area(area, prot, &pages))
1451                 goto fail;
1452         return area->addr;
1453
1454 fail:
1455         vfree(area->addr);
1456         return NULL;
1457 }
1458
1459 void *__vmalloc_area(struct vm_struct *area, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1460 {
1461         void *addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, -1,
1462                                          __builtin_return_address(0));
1463
1464         /*
1465          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1466          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1467          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1468          */
1469         kmemleak_alloc(addr, area->size - PAGE_SIZE, 3, gfp_mask);
1470
1471         return addr;
1472 }
1473
1474 /**
1475  *      __vmalloc_node  -  allocate virtually contiguous memory
1476  *      @size:          allocation size
1477  *      @align:         desired alignment
1478  *      @gfp_mask:      flags for the page level allocator
1479  *      @prot:          protection mask for the allocated pages
1480  *      @node:          node to use for allocation or -1
1481  *      @caller:        caller's return address
1482  *
1483  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1484  *      allocator with @gfp_mask flags.  Map them into contiguous
1485  *      kernel virtual space, using a pagetable protection of @prot.
1486  */
1487 static void *__vmalloc_node(unsigned long size, unsigned long align,
1488                             gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,
1489                             int node, void *caller)
1490 {
1491         struct vm_struct *area;
1492         void *addr;
1493         unsigned long real_size = size;
1494
1495         size = PAGE_ALIGN(size);
1496         if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > totalram_pages)
1497                 return NULL;
1498
1499         area = __get_vm_area_node(size, align, VM_ALLOC, VMALLOC_START,
1500                                   VMALLOC_END, node, gfp_mask, caller);
1501
1502         if (!area)
1503                 return NULL;
1504
1505         addr = __vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);
1506
1507         /*
1508          * A ref_count = 3 is needed because the vm_struct and vmap_area
1509          * structures allocated in the __get_vm_area_node() function contain
1510          * references to the virtual address of the vmalloc'ed block.
1511          */
1512         kmemleak_alloc(addr, real_size, 3, gfp_mask);
1513
1514         return addr;
1515 }
1516
1517 void *__vmalloc(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot)
1518 {
1519         return __vmalloc_node(size, 1, gfp_mask, prot, -1,
1520                                 __builtin_return_address(0));
1521 }
1522 EXPORT_SYMBOL(__vmalloc);
1523
1524 /**
1525  *      vmalloc  -  allocate virtually contiguous memory
1526  *      @size:          allocation size
1527  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1528  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1529  *
1530  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1531  *      use __vmalloc() instead.
1532  */
1533 void *vmalloc(unsigned long size)
1534 {
1535         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1536                                         -1, __builtin_return_address(0));
1537 }
1538 EXPORT_SYMBOL(vmalloc);
1539
1540 /**
1541  * vmalloc_user - allocate zeroed virtually contiguous memory for userspace
1542  * @size: allocation size
1543  *
1544  * The resulting memory area is zeroed so it can be mapped to userspace
1545  * without leaking data.
1546  */
1547 void *vmalloc_user(unsigned long size)
1548 {
1549         struct vm_struct *area;
1550         void *ret;
1551
1552         ret = __vmalloc_node(size, SHMLBA,
1553                              GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_ZERO,
1554                              PAGE_KERNEL, -1, __builtin_return_address(0));
1555         if (ret) {
1556                 area = find_vm_area(ret);
1557                 area->flags |= VM_USERMAP;
1558         }
1559         return ret;
1560 }
1561 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_user);
1562
1563 /**
1564  *      vmalloc_node  -  allocate memory on a specific node
1565  *      @size:          allocation size
1566  *      @node:          numa node
1567  *
1568  *      Allocate enough pages to cover @size from the page level
1569  *      allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1570  *
1571  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1572  *      use __vmalloc() instead.
1573  */
1574 void *vmalloc_node(unsigned long size, int node)
1575 {
1576         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL,
1577                                         node, __builtin_return_address(0));
1578 }
1579 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_node);
1580
1581 #ifndef PAGE_KERNEL_EXEC
1582 # define PAGE_KERNEL_EXEC PAGE_KERNEL
1583 #endif
1584
1585 /**
1586  *      vmalloc_exec  -  allocate virtually contiguous, executable memory
1587  *      @size:          allocation size
1588  *
1589  *      Kernel-internal function to allocate enough pages to cover @size
1590  *      the page level allocator and map them into contiguous and
1591  *      executable kernel virtual space.
1592  *
1593  *      For tight control over page level allocator and protection flags
1594  *      use __vmalloc() instead.
1595  */
1596
1597 void *vmalloc_exec(unsigned long size)
1598 {
1599         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM, PAGE_KERNEL_EXEC,
1600                               -1, __builtin_return_address(0));
1601 }
1602
1603 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA32)
1604 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA32 | GFP_KERNEL
1605 #elif defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_ZONE_DMA)
1606 #define GFP_VMALLOC32 GFP_DMA | GFP_KERNEL
1607 #else
1608 #define GFP_VMALLOC32 GFP_KERNEL
1609 #endif
1610
1611 /**
1612  *      vmalloc_32  -  allocate virtually contiguous memory (32bit addressable)
1613  *      @size:          allocation size
1614  *
1615  *      Allocate enough 32bit PA addressable pages to cover @size from the
1616  *      page level allocator and map them into contiguous kernel virtual space.
1617  */
1618 void *vmalloc_32(unsigned long size)
1619 {
1620         return __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32, PAGE_KERNEL,
1621                               -1, __builtin_return_address(0));
1622 }
1623 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32);
1624
1625 /**
1626  * vmalloc_32_user - allocate zeroed virtually contiguous 32bit memory
1627  *      @size:          allocation size
1628  *
1629  * The resulting memory area is 32bit addressable and zeroed so it can be
1630  * mapped to userspace without leaking data.
1631  */
1632 void *vmalloc_32_user(unsigned long size)
1633 {
1634         struct vm_struct *area;
1635         void *ret;
1636
1637         ret = __vmalloc_node(size, 1, GFP_VMALLOC32 | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL,
1638                              -1, __builtin_return_address(0));
1639         if (ret) {
1640                 area = find_vm_area(ret);
1641                 area->flags |= VM_USERMAP;
1642         }
1643         return ret;
1644 }
1645 EXPORT_SYMBOL(vmalloc_32_user);
1646
1647 /*
1648  * small helper routine , copy contents to buf from addr.
1649  * If the page is not present, fill zero.
1650  */
1651
1652 static int aligned_vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1653 {
1654         struct page *p;
1655         int copied = 0;
1656
1657         while (count) {
1658                 unsigned long offset, length;
1659
1660                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1661                 length = PAGE_SIZE - offset;
1662                 if (length > count)
1663                         length = count;
1664                 p = vmalloc_to_page(addr);
1665                 /*
1666                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1667                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1668                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1669                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1670                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1671                  */
1672                 if (p) {
1673                         /*
1674                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1675                          * function description)
1676                          */
1677                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1678                         memcpy(buf, map + offset, length);
1679                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1680                 } else
1681                         memset(buf, 0, length);
1682
1683                 addr += length;
1684                 buf += length;
1685                 copied += length;
1686                 count -= length;
1687         }
1688         return copied;
1689 }
1690
1691 static int aligned_vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1692 {
1693         struct page *p;
1694         int copied = 0;
1695
1696         while (count) {
1697                 unsigned long offset, length;
1698
1699                 offset = (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK;
1700                 length = PAGE_SIZE - offset;
1701                 if (length > count)
1702                         length = count;
1703                 p = vmalloc_to_page(addr);
1704                 /*
1705                  * To do safe access to this _mapped_ area, we need
1706                  * lock. But adding lock here means that we need to add
1707                  * overhead of vmalloc()/vfree() calles for this _debug_
1708                  * interface, rarely used. Instead of that, we'll use
1709                  * kmap() and get small overhead in this access function.
1710                  */
1711                 if (p) {
1712                         /*
1713                          * we can expect USER0 is not used (see vread/vwrite's
1714                          * function description)
1715                          */
1716                         void *map = kmap_atomic(p, KM_USER0);
1717                         memcpy(map + offset, buf, length);
1718                         kunmap_atomic(map, KM_USER0);
1719                 }
1720                 addr += length;
1721                 buf += length;
1722                 copied += length;
1723                 count -= length;
1724         }
1725         return copied;
1726 }
1727
1728 /**
1729  *      vread() -  read vmalloc area in a safe way.
1730  *      @buf:           buffer for reading data
1731  *      @addr:          vm address.
1732  *      @count:         number of bytes to be read.
1733  *
1734  *      Returns # of bytes which addr and buf should be increased.
1735  *      (same number to @count). Returns 0 if [addr...addr+count) doesn't
1736  *      includes any intersect with alive vmalloc area.
1737  *
1738  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1739  *      copy data from that area to a given buffer. If the given memory range
1740  *      of [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied to
1741  *      proper area of @buf. If there are memory holes, they'll be zero-filled.
1742  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1743  *
1744  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1745  *      vm_struct area, returns 0.
1746  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1747  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1748  *
1749  *      Note: In usual ops, vread() is never necessary because the caller
1750  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1751  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1752  *      any informaion, as /dev/kmem.
1753  *
1754  */
1755
1756 long vread(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1757 {
1758         struct vm_struct *tmp;
1759         char *vaddr, *buf_start = buf;
1760         unsigned long buflen = count;
1761         unsigned long n;
1762
1763         /* Don't allow overflow */
1764         if ((unsigned long) addr + count < count)
1765                 count = -(unsigned long) addr;
1766
1767         read_lock(&vmlist_lock);
1768         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1769                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1770                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1771                         continue;
1772                 while (addr < vaddr) {
1773                         if (count == 0)
1774                                 goto finished;
1775                         *buf = '\0';
1776                         buf++;
1777                         addr++;
1778                         count--;
1779                 }
1780                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1781                 if (n > count)
1782                         n = count;
1783                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP))
1784                         aligned_vread(buf, addr, n);
1785                 else /* IOREMAP area is treated as memory hole */
1786                         memset(buf, 0, n);
1787                 buf += n;
1788                 addr += n;
1789                 count -= n;
1790         }
1791 finished:
1792         read_unlock(&vmlist_lock);
1793
1794         if (buf == buf_start)
1795                 return 0;
1796         /* zero-fill memory holes */
1797         if (buf != buf_start + buflen)
1798                 memset(buf, 0, buflen - (buf - buf_start));
1799
1800         return buflen;
1801 }
1802
1803 /**
1804  *      vwrite() -  write vmalloc area in a safe way.
1805  *      @buf:           buffer for source data
1806  *      @addr:          vm address.
1807  *      @count:         number of bytes to be read.
1808  *
1809  *      Returns # of bytes which addr and buf should be incresed.
1810  *      (same number to @count).
1811  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersect with valid
1812  *      vmalloc area, returns 0.
1813  *
1814  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1815  *      copy data from a buffer to the given addr. If specified range of
1816  *      [addr...addr+count) includes some valid address, data is copied from
1817  *      proper area of @buf. If there are memory holes, no copy to hole.
1818  *      IOREMAP area is treated as memory hole and no copy is done.
1819  *
1820  *      If [addr...addr+count) doesn't includes any intersects with alive
1821  *      vm_struct area, returns 0.
1822  *      @buf should be kernel's buffer. Because this function uses KM_USER0,
1823  *      the caller should guarantee KM_USER0 is not used.
1824  *
1825  *      Note: In usual ops, vwrite() is never necessary because the caller
1826  *      should know vmalloc() area is valid and can use memcpy().
1827  *      This is for routines which have to access vmalloc area without
1828  *      any informaion, as /dev/kmem.
1829  *
1830  *      The caller should guarantee KM_USER1 is not used.
1831  */
1832
1833 long vwrite(char *buf, char *addr, unsigned long count)
1834 {
1835         struct vm_struct *tmp;
1836         char *vaddr;
1837         unsigned long n, buflen;
1838         int copied = 0;
1839
1840         /* Don't allow overflow */
1841         if ((unsigned long) addr + count < count)
1842                 count = -(unsigned long) addr;
1843         buflen = count;
1844
1845         read_lock(&vmlist_lock);
1846         for (tmp = vmlist; count && tmp; tmp = tmp->next) {
1847                 vaddr = (char *) tmp->addr;
1848                 if (addr >= vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE)
1849                         continue;
1850                 while (addr < vaddr) {
1851                         if (count == 0)
1852                                 goto finished;
1853                         buf++;
1854                         addr++;
1855                         count--;
1856                 }
1857                 n = vaddr + tmp->size - PAGE_SIZE - addr;
1858                 if (n > count)
1859                         n = count;
1860                 if (!(tmp->flags & VM_IOREMAP)) {
1861                         aligned_vwrite(buf, addr, n);
1862                         copied++;
1863                 }
1864                 buf += n;
1865                 addr += n;
1866                 count -= n;
1867         }
1868 finished:
1869         read_unlock(&vmlist_lock);
1870         if (!copied)
1871                 return 0;
1872         return buflen;
1873 }
1874
1875 /**
1876  *      remap_vmalloc_range  -  map vmalloc pages to userspace
1877  *      @vma:           vma to cover (map full range of vma)
1878  *      @addr:          vmalloc memory
1879  *      @pgoff:         number of pages into addr before first page to map
1880  *
1881  *      Returns:        0 for success, -Exxx on failure
1882  *
1883  *      This function checks that addr is a valid vmalloc'ed area, and
1884  *      that it is big enough to cover the vma. Will return failure if
1885  *      that criteria isn't met.
1886  *
1887  *      Similar to remap_pfn_range() (see mm/memory.c)
1888  */
1889 int remap_vmalloc_range(struct vm_area_struct *vma, void *addr,
1890                                                 unsigned long pgoff)
1891 {
1892         struct vm_struct *area;
1893         unsigned long uaddr = vma->vm_start;
1894         unsigned long usize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1895
1896         if ((PAGE_SIZE-1) & (unsigned long)addr)
1897                 return -EINVAL;
1898
1899         area = find_vm_area(addr);
1900         if (!area)
1901                 return -EINVAL;
1902
1903         if (!(area->flags & VM_USERMAP))
1904                 return -EINVAL;
1905
1906         if (usize + (pgoff << PAGE_SHIFT) > area->size - PAGE_SIZE)
1907                 return -EINVAL;
1908
1909         addr += pgoff << PAGE_SHIFT;
1910         do {
1911                 struct page *page = vmalloc_to_page(addr);
1912                 int ret;
1913
1914                 ret = vm_insert_page(vma, uaddr, page);
1915                 if (ret)
1916                         return ret;
1917
1918                 uaddr += PAGE_SIZE;
1919                 addr += PAGE_SIZE;
1920                 usize -= PAGE_SIZE;
1921         } while (usize > 0);
1922
1923         /* Prevent "things" like memory migration? VM_flags need a cleanup... */
1924         vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
1925
1926         return 0;
1927 }
1928 EXPORT_SYMBOL(remap_vmalloc_range);
1929
1930 /*
1931  * Implement a stub for vmalloc_sync_all() if the architecture chose not to
1932  * have one.
1933  */
1934 void  __attribute__((weak)) vmalloc_sync_all(void)
1935 {
1936 }
1937
1938
1939 static int f(pte_t *pte, pgtable_t table, unsigned long addr, void *data)
1940 {
1941         /* apply_to_page_range() does all the hard work. */
1942         return 0;
1943 }
1944
1945 /**
1946  *      alloc_vm_area - allocate a range of kernel address space
1947  *      @size:          size of the area
1948  *
1949  *      Returns:        NULL on failure, vm_struct on success
1950  *
1951  *      This function reserves a range of kernel address space, and
1952  *      allocates pagetables to map that range.  No actual mappings
1953  *      are created.  If the kernel address space is not shared
1954  *      between processes, it syncs the pagetable across all
1955  *      processes.
1956  */
1957 struct vm_struct *alloc_vm_area(size_t size)
1958 {
1959         struct vm_struct *area;
1960
1961         area = get_vm_area_caller(size, VM_IOREMAP,
1962                                 __builtin_return_address(0));
1963         if (area == NULL)
1964                 return NULL;
1965
1966         /*
1967          * This ensures that page tables are constructed for this region
1968          * of kernel virtual address space and mapped into init_mm.
1969          */
1970         if (apply_to_page_range(&init_mm, (unsigned long)area->addr,
1971                                 area->size, f, NULL)) {
1972                 free_vm_area(area);
1973                 return NULL;
1974         }
1975
1976         /* Make sure the pagetables are constructed in process kernel
1977            mappings */
1978         vmalloc_sync_all();
1979
1980         return area;
1981 }
1982 EXPORT_SYMBOL_GPL(alloc_vm_area);
1983
1984 void free_vm_area(struct vm_struct *area)
1985 {
1986         struct vm_struct *ret;
1987         ret = remove_vm_area(area->addr);
1988         BUG_ON(ret != area);
1989         kfree(area);
1990 }
1991 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_vm_area);
1992
1993 static struct vmap_area *node_to_va(struct rb_node *n)
1994 {
1995         return n ? rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node) : NULL;
1996 }
1997
1998 /**
1999  * pvm_find_next_prev - find the next and prev vmap_area surrounding @end
2000  * @end: target address
2001  * @pnext: out arg for the next vmap_area
2002  * @pprev: out arg for the previous vmap_area
2003  *
2004  * Returns: %true if either or both of next and prev are found,
2005  *          %false if no vmap_area exists
2006  *
2007  * Find vmap_areas end addresses of which enclose @end.  ie. if not
2008  * NULL, *pnext->va_end > @end and *pprev->va_end <= @end.
2009  */
2010 static bool pvm_find_next_prev(unsigned long end,
2011                                struct vmap_area **pnext,
2012                                struct vmap_area **pprev)
2013 {
2014         struct rb_node *n = vmap_area_root.rb_node;
2015         struct vmap_area *va = NULL;
2016
2017         while (n) {
2018                 va = rb_entry(n, struct vmap_area, rb_node);
2019                 if (end < va->va_end)
2020                         n = n->rb_left;
2021                 else if (end > va->va_end)
2022                         n = n->rb_right;
2023                 else
2024                         break;
2025         }
2026
2027         if (!va)
2028                 return false;
2029
2030         if (va->va_end > end) {
2031                 *pnext = va;
2032                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2033         } else {
2034                 *pprev = va;
2035                 *pnext = node_to_va(rb_next(&(*pprev)->rb_node));
2036         }
2037         return true;
2038 }
2039
2040 /**
2041  * pvm_determine_end - find the highest aligned address between two vmap_areas
2042  * @pnext: in/out arg for the next vmap_area
2043  * @pprev: in/out arg for the previous vmap_area
2044  * @align: alignment
2045  *
2046  * Returns: determined end address
2047  *
2048  * Find the highest aligned address between *@pnext and *@pprev below
2049  * VMALLOC_END.  *@pnext and *@pprev are adjusted so that the aligned
2050  * down address is between the end addresses of the two vmap_areas.
2051  *
2052  * Please note that the address returned by this function may fall
2053  * inside *@pnext vmap_area.  The caller is responsible for checking
2054  * that.
2055  */
2056 static unsigned long pvm_determine_end(struct vmap_area **pnext,
2057                                        struct vmap_area **pprev,
2058                                        unsigned long align)
2059 {
2060         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2061         unsigned long addr;
2062
2063         if (*pnext)
2064                 addr = min((*pnext)->va_start & ~(align - 1), vmalloc_end);
2065         else
2066                 addr = vmalloc_end;
2067
2068         while (*pprev && (*pprev)->va_end > addr) {
2069                 *pnext = *pprev;
2070                 *pprev = node_to_va(rb_prev(&(*pnext)->rb_node));
2071         }
2072
2073         return addr;
2074 }
2075
2076 /**
2077  * pcpu_get_vm_areas - allocate vmalloc areas for percpu allocator
2078  * @offsets: array containing offset of each area
2079  * @sizes: array containing size of each area
2080  * @nr_vms: the number of areas to allocate
2081  * @align: alignment, all entries in @offsets and @sizes must be aligned to this
2082  * @gfp_mask: allocation mask
2083  *
2084  * Returns: kmalloc'd vm_struct pointer array pointing to allocated
2085  *          vm_structs on success, %NULL on failure
2086  *
2087  * Percpu allocator wants to use congruent vm areas so that it can
2088  * maintain the offsets among percpu areas.  This function allocates
2089  * congruent vmalloc areas for it.  These areas tend to be scattered
2090  * pretty far, distance between two areas easily going up to
2091  * gigabytes.  To avoid interacting with regular vmallocs, these areas
2092  * are allocated from top.
2093  *
2094  * Despite its complicated look, this allocator is rather simple.  It
2095  * does everything top-down and scans areas from the end looking for
2096  * matching slot.  While scanning, if any of the areas overlaps with
2097  * existing vmap_area, the base address is pulled down to fit the
2098  * area.  Scanning is repeated till all the areas fit and then all
2099  * necessary data structres are inserted and the result is returned.
2100  */
2101 struct vm_struct **pcpu_get_vm_areas(const unsigned long *offsets,
2102                                      const size_t *sizes, int nr_vms,
2103                                      size_t align, gfp_t gfp_mask)
2104 {
2105         const unsigned long vmalloc_start = ALIGN(VMALLOC_START, align);
2106         const unsigned long vmalloc_end = VMALLOC_END & ~(align - 1);
2107         struct vmap_area **vas, *prev, *next;
2108         struct vm_struct **vms;
2109         int area, area2, last_area, term_area;
2110         unsigned long base, start, end, last_end;
2111         bool purged = false;
2112
2113         gfp_mask &= GFP_RECLAIM_MASK;
2114
2115         /* verify parameters and allocate data structures */
2116         BUG_ON(align & ~PAGE_MASK || !is_power_of_2(align));
2117         for (last_area = 0, area = 0; area < nr_vms; area++) {
2118                 start = offsets[area];
2119                 end = start + sizes[area];
2120
2121                 /* is everything aligned properly? */
2122                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(offsets[area], align));
2123                 BUG_ON(!IS_ALIGNED(sizes[area], align));
2124
2125                 /* detect the area with the highest address */
2126                 if (start > offsets[last_area])
2127                         last_area = area;
2128
2129                 for (area2 = 0; area2 < nr_vms; area2++) {
2130                         unsigned long start2 = offsets[area2];
2131                         unsigned long end2 = start2 + sizes[area2];
2132
2133                         if (area2 == area)
2134                                 continue;
2135
2136                         BUG_ON(start2 >= start && start2 < end);
2137                         BUG_ON(end2 <= end && end2 > start);
2138                 }
2139         }
2140         last_end = offsets[last_area] + sizes[last_area];
2141
2142         if (vmalloc_end - vmalloc_start < last_end) {
2143                 WARN_ON(true);
2144                 return NULL;
2145         }
2146
2147         vms = kzalloc(sizeof(vms[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2148         vas = kzalloc(sizeof(vas[0]) * nr_vms, gfp_mask);
2149         if (!vas || !vms)
2150                 goto err_free;
2151
2152         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2153                 vas[area] = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), gfp_mask);
2154                 vms[area] = kzalloc(sizeof(struct vm_struct), gfp_mask);
2155                 if (!vas[area] || !vms[area])
2156                         goto err_free;
2157         }
2158 retry:
2159         spin_lock(&vmap_area_lock);
2160
2161         /* start scanning - we scan from the top, begin with the last area */
2162         area = term_area = last_area;
2163         start = offsets[area];
2164         end = start + sizes[area];
2165
2166         if (!pvm_find_next_prev(vmap_area_pcpu_hole, &next, &prev)) {
2167                 base = vmalloc_end - last_end;
2168                 goto found;
2169         }
2170         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2171
2172         while (true) {
2173                 BUG_ON(next && next->va_end <= base + end);
2174                 BUG_ON(prev && prev->va_end > base + end);
2175
2176                 /*
2177                  * base might have underflowed, add last_end before
2178                  * comparing.
2179                  */
2180                 if (base + last_end < vmalloc_start + last_end) {
2181                         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2182                         if (!purged) {
2183                                 purge_vmap_area_lazy();
2184                                 purged = true;
2185                                 goto retry;
2186                         }
2187                         goto err_free;
2188                 }
2189
2190                 /*
2191                  * If next overlaps, move base downwards so that it's
2192                  * right below next and then recheck.
2193                  */
2194                 if (next && next->va_start < base + end) {
2195                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2196                         term_area = area;
2197                         continue;
2198                 }
2199
2200                 /*
2201                  * If prev overlaps, shift down next and prev and move
2202                  * base so that it's right below new next and then
2203                  * recheck.
2204                  */
2205                 if (prev && prev->va_end > base + start)  {
2206                         next = prev;
2207                         prev = node_to_va(rb_prev(&next->rb_node));
2208                         base = pvm_determine_end(&next, &prev, align) - end;
2209                         term_area = area;
2210                         continue;
2211                 }
2212
2213                 /*
2214                  * This area fits, move on to the previous one.  If
2215                  * the previous one is the terminal one, we're done.
2216                  */
2217                 area = (area + nr_vms - 1) % nr_vms;
2218                 if (area == term_area)
2219                         break;
2220                 start = offsets[area];
2221                 end = start + sizes[area];
2222                 pvm_find_next_prev(base + end, &next, &prev);
2223         }
2224 found:
2225         /* we've found a fitting base, insert all va's */
2226         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2227                 struct vmap_area *va = vas[area];
2228
2229                 va->va_start = base + offsets[area];
2230                 va->va_end = va->va_start + sizes[area];
2231                 __insert_vmap_area(va);
2232         }
2233
2234         vmap_area_pcpu_hole = base + offsets[last_area];
2235
2236         spin_unlock(&vmap_area_lock);
2237
2238         /* insert all vm's */
2239         for (area = 0; area < nr_vms; area++)
2240                 insert_vmalloc_vm(vms[area], vas[area], VM_ALLOC,
2241                                   pcpu_get_vm_areas);
2242
2243         kfree(vas);
2244         return vms;
2245
2246 err_free:
2247         for (area = 0; area < nr_vms; area++) {
2248                 if (vas)
2249                         kfree(vas[area]);
2250                 if (vms)
2251                         kfree(vms[area]);
2252         }
2253         kfree(vas);
2254         kfree(vms);
2255         return NULL;
2256 }
2257
2258 /**
2259  * pcpu_free_vm_areas - free vmalloc areas for percpu allocator
2260  * @vms: vm_struct pointer array returned by pcpu_get_vm_areas()
2261  * @nr_vms: the number of allocated areas
2262  *
2263  * Free vm_structs and the array allocated by pcpu_get_vm_areas().
2264  */
2265 void pcpu_free_vm_areas(struct vm_struct **vms, int nr_vms)
2266 {
2267         int i;
2268
2269         for (i = 0; i < nr_vms; i++)
2270                 free_vm_area(vms[i]);
2271         kfree(vms);
2272 }
2273
2274 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2275 static void *s_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2276 {
2277         loff_t n = *pos;
2278         struct vm_struct *v;
2279
2280         read_lock(&vmlist_lock);
2281         v = vmlist;
2282         while (n > 0 && v) {
2283                 n--;
2284                 v = v->next;
2285         }
2286         if (!n)
2287                 return v;
2288
2289         return NULL;
2290
2291 }
2292
2293 static void *s_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
2294 {
2295         struct vm_struct *v = p;
2296
2297         ++*pos;
2298         return v->next;
2299 }
2300
2301 static void s_stop(struct seq_file *m, void *p)
2302 {
2303         read_unlock(&vmlist_lock);
2304 }
2305
2306 static void show_numa_info(struct seq_file *m, struct vm_struct *v)
2307 {
2308         if (NUMA_BUILD) {
2309                 unsigned int nr, *counters = m->private;
2310
2311                 if (!counters)
2312                         return;
2313
2314                 memset(counters, 0, nr_node_ids * sizeof(unsigned int));
2315
2316                 for (nr = 0; nr < v->nr_pages; nr++)
2317                         counters[page_to_nid(v->pages[nr])]++;
2318
2319                 for_each_node_state(nr, N_HIGH_MEMORY)
2320                         if (counters[nr])
2321                                 seq_printf(m, " N%u=%u", nr, counters[nr]);
2322         }
2323 }
2324
2325 static int s_show(struct seq_file *m, void *p)
2326 {
2327         struct vm_struct *v = p;
2328
2329         seq_printf(m, "0x%p-0x%p %7ld",
2330                 v->addr, v->addr + v->size, v->size);
2331
2332         if (v->caller) {
2333                 char buff[KSYM_SYMBOL_LEN];
2334
2335                 seq_putc(m, ' ');
2336                 sprint_symbol(buff, (unsigned long)v->caller);
2337                 seq_puts(m, buff);
2338         }
2339
2340         if (v->nr_pages)
2341                 seq_printf(m, " pages=%d", v->nr_pages);
2342
2343         if (v->phys_addr)
2344                 seq_printf(m, " phys=%lx", v->phys_addr);
2345
2346         if (v->flags & VM_IOREMAP)
2347                 seq_printf(m, " ioremap");
2348
2349         if (v->flags & VM_ALLOC)
2350                 seq_printf(m, " vmalloc");
2351
2352         if (v->flags & VM_MAP)
2353                 seq_printf(m, " vmap");
2354
2355         if (v->flags & VM_USERMAP)
2356                 seq_printf(m, " user");
2357
2358         if (v->flags & VM_VPAGES)
2359                 seq_printf(m, " vpages");
2360
2361         show_numa_info(m, v);
2362         seq_putc(m, '\n');
2363         return 0;
2364 }
2365
2366 static const struct seq_operations vmalloc_op = {
2367         .start = s_start,
2368         .next = s_next,
2369         .stop = s_stop,
2370         .show = s_show,
2371 };
2372
2373 static int vmalloc_open(struct inode *inode, struct file *file)
2374 {
2375         unsigned int *ptr = NULL;
2376         int ret;
2377
2378         if (NUMA_BUILD)
2379                 ptr = kmalloc(nr_node_ids * sizeof(unsigned int), GFP_KERNEL);
2380         ret = seq_open(file, &vmalloc_op);
2381         if (!ret) {
2382                 struct seq_file *m = file->private_data;
2383                 m->private = ptr;
2384         } else
2385                 kfree(ptr);
2386         return ret;
2387 }
2388
2389 static const struct file_operations proc_vmalloc_operations = {
2390         .open           = vmalloc_open,
2391         .read           = seq_read,
2392         .llseek         = seq_lseek,
2393         .release        = seq_release_private,
2394 };
2395
2396 static int __init proc_vmalloc_init(void)
2397 {
2398         proc_create("vmallocinfo", S_IRUSR, NULL, &proc_vmalloc_operations);
2399         return 0;
2400 }
2401 module_init(proc_vmalloc_init);
2402 #endif
2403