Merge tag 'mtd/fixes-for-5.9-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / power / snapshot.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * linux/kernel/power/snapshot.c
4  *
5  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
6  *
7  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
8  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
9  */
10
11 #define pr_fmt(fmt) "PM: hibernation: " fmt
12
13 #include <linux/version.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/suspend.h>
17 #include <linux/delay.h>
18 #include <linux/bitops.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/pm.h>
22 #include <linux/device.h>
23 #include <linux/init.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/nmi.h>
26 #include <linux/syscalls.h>
27 #include <linux/console.h>
28 #include <linux/highmem.h>
29 #include <linux/list.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/compiler.h>
32 #include <linux/ktime.h>
33 #include <linux/set_memory.h>
34
35 #include <linux/uaccess.h>
36 #include <asm/mmu_context.h>
37 #include <asm/tlbflush.h>
38 #include <asm/io.h>
39
40 #include "power.h"
41
42 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
43 static bool hibernate_restore_protection;
44 static bool hibernate_restore_protection_active;
45
46 void enable_restore_image_protection(void)
47 {
48         hibernate_restore_protection = true;
49 }
50
51 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
52 {
53         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
54 }
55
56 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
57 {
58         hibernate_restore_protection_active = false;
59 }
60
61 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
62 {
63         if (hibernate_restore_protection_active)
64                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
65 }
66
67 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
68 {
69         if (hibernate_restore_protection_active)
70                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
71 }
72 #else
73 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
74 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
75 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
76 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
77 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
78
79 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
80 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
81 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
82
83 /*
84  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
85  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
86  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
87  */
88 unsigned long reserved_size;
89
90 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
91 {
92         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
93 }
94
95 /*
96  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
97  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
98  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
99  * try to create the smallest image possible.
100  */
101 unsigned long image_size;
102
103 void __init hibernate_image_size_init(void)
104 {
105         image_size = ((totalram_pages() * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
106 }
107
108 /*
109  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
110  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
111  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
112  * directly to their "original" page frames.
113  */
114 struct pbe *restore_pblist;
115
116 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
117
118 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
119
120 struct linked_page {
121         struct linked_page *next;
122         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
123 } __packed;
124
125 /*
126  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
127  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
128  * memory contents.
129  */
130 static struct linked_page *safe_pages_list;
131
132 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
133 static void *buffer;
134
135 #define PG_ANY          0
136 #define PG_SAFE         1
137 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
138 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
139
140 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
141
142 /**
143  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
144  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
145  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
146  *
147  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
148  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
149  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
150  * using allocated_unsafe_pages.
151  *
152  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
153  * swsusp_free() can release it.
154  */
155 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
156 {
157         void *res;
158
159         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
160         if (safe_needed)
161                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
162                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
163                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
164                         allocated_unsafe_pages++;
165                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
166                 }
167         if (res) {
168                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
169                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
170         }
171         return res;
172 }
173
174 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
175 {
176         if (safe_pages_list) {
177                 void *ret = safe_pages_list;
178
179                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
180                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
181                 return ret;
182         }
183         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
184 }
185
186 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
187 {
188         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
189 }
190
191 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
192 {
193         struct page *page;
194
195         page = alloc_page(gfp_mask);
196         if (page) {
197                 swsusp_set_page_forbidden(page);
198                 swsusp_set_page_free(page);
199         }
200         return page;
201 }
202
203 static void recycle_safe_page(void *page_address)
204 {
205         struct linked_page *lp = page_address;
206
207         lp->next = safe_pages_list;
208         safe_pages_list = lp;
209 }
210
211 /**
212  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
213  * @addr: Address of the page to free.
214  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
215  *
216  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
217  * set by it are affected).
218  */
219 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
220 {
221         struct page *page;
222
223         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
224
225         page = virt_to_page(addr);
226
227         swsusp_unset_page_forbidden(page);
228         if (clear_nosave_free)
229                 swsusp_unset_page_free(page);
230
231         __free_page(page);
232 }
233
234 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
235                                       int clear_page_nosave)
236 {
237         while (list) {
238                 struct linked_page *lp = list->next;
239
240                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
241                 list = lp;
242         }
243 }
244
245 /*
246  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
247  * a linked list of pages called 'the chain'.
248  *
249  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
250  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
251  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
252  * chain.
253  *
254  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
255  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
256  */
257 struct chain_allocator {
258         struct linked_page *chain;      /* the chain */
259         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
260                                            of the current page */
261         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
262         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
263 };
264
265 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
266                        int safe_needed)
267 {
268         ca->chain = NULL;
269         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
270         ca->gfp_mask = gfp_mask;
271         ca->safe_needed = safe_needed;
272 }
273
274 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
275 {
276         void *ret;
277
278         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
279                 struct linked_page *lp;
280
281                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
282                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
283                 if (!lp)
284                         return NULL;
285
286                 lp->next = ca->chain;
287                 ca->chain = lp;
288                 ca->used_space = 0;
289         }
290         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
291         ca->used_space += size;
292         return ret;
293 }
294
295 /**
296  * Data types related to memory bitmaps.
297  *
298  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
299  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
300  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
301  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
302  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
303  *
304  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
305  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
306  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
307  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
308  *
309  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
310  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
311  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
312  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
313  *
314  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
315  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
316  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
317  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
318  *
319  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
320  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
321  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
322  * the represented memory area.
323  *
324  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
325  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
326  * from create_mem_extents).
327  *
328  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
329  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
330  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
331  * access of the memory bitmap.
332  *
333  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
334  */
335
336 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
337
338 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
339 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
340 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
341
342 /*
343  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
344  * of the rtree together for easy linear iteration over
345  * bits and easy freeing
346  */
347 struct rtree_node {
348         struct list_head list;
349         unsigned long *data;
350 };
351
352 /*
353  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
354  * populated memory zone.
355  */
356 struct mem_zone_bm_rtree {
357         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
358         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
359         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
360         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
361         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
362         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
363         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
364         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
365 };
366
367 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
368
369 struct bm_position {
370         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
371         struct rtree_node *node;
372         unsigned long node_pfn;
373         int node_bit;
374 };
375
376 struct memory_bitmap {
377         struct list_head zones;
378         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
379                                            bitmap objects and bitmap block
380                                            objects */
381         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
382 };
383
384 /* Functions that operate on memory bitmaps */
385
386 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
387 #if BITS_PER_LONG == 32
388 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
389 #else
390 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
391 #endif
392 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
393
394 /**
395  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
396  *
397  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
398  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
399  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
400  */
401 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
402                                            struct chain_allocator *ca,
403                                            struct list_head *list)
404 {
405         struct rtree_node *node;
406
407         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
408         if (!node)
409                 return NULL;
410
411         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
412         if (!node->data)
413                 return NULL;
414
415         list_add_tail(&node->list, list);
416
417         return node;
418 }
419
420 /**
421  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
422  *
423  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
424  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
425  * counter.
426  */
427 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
428                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
429 {
430         struct rtree_node *node, *block, **dst;
431         unsigned int levels_needed, block_nr;
432         int i;
433
434         block_nr = zone->blocks;
435         levels_needed = 0;
436
437         /* How many levels do we need for this block nr? */
438         while (block_nr) {
439                 levels_needed += 1;
440                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
441         }
442
443         /* Make sure the rtree has enough levels */
444         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
445                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
446                                         &zone->nodes);
447                 if (!node)
448                         return -ENOMEM;
449
450                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
451                 zone->rtree = node;
452                 zone->levels += 1;
453         }
454
455         /* Allocate new block */
456         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
457         if (!block)
458                 return -ENOMEM;
459
460         /* Now walk the rtree to insert the block */
461         node = zone->rtree;
462         dst = &zone->rtree;
463         block_nr = zone->blocks;
464         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
465                 int index;
466
467                 if (!node) {
468                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
469                                                 &zone->nodes);
470                         if (!node)
471                                 return -ENOMEM;
472                         *dst = node;
473                 }
474
475                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
476                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
477                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
478                 node = *dst;
479         }
480
481         zone->blocks += 1;
482         *dst = block;
483
484         return 0;
485 }
486
487 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
488                                int clear_nosave_free);
489
490 /**
491  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
492  *
493  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
494  * This function also allocated and builds the radix tree for the
495  * zone.
496  */
497 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
498                                                       int safe_needed,
499                                                       struct chain_allocator *ca,
500                                                       unsigned long start,
501                                                       unsigned long end)
502 {
503         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
504         unsigned int i, nr_blocks;
505         unsigned long pages;
506
507         pages = end - start;
508         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
509         if (!zone)
510                 return NULL;
511
512         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
513         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
514         zone->start_pfn = start;
515         zone->end_pfn = end;
516         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
517
518         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
519                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
520                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
521                         return NULL;
522                 }
523         }
524
525         return zone;
526 }
527
528 /**
529  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
530  *
531  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
532  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
533  * structs.
534  */
535 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
536                                int clear_nosave_free)
537 {
538         struct rtree_node *node;
539
540         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
541                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545 }
546
547 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
548 {
549         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
550                                   list);
551         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
552                                   struct rtree_node, list);
553         bm->cur.node_pfn = 0;
554         bm->cur.node_bit = 0;
555 }
556
557 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
558
559 struct mem_extent {
560         struct list_head hook;
561         unsigned long start;
562         unsigned long end;
563 };
564
565 /**
566  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
567  * @list: List of extents to free.
568  */
569 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
570 {
571         struct mem_extent *ext, *aux;
572
573         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
574                 list_del(&ext->hook);
575                 kfree(ext);
576         }
577 }
578
579 /**
580  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
581  * @list: List to put the extents into.
582  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
583  *
584  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
585  */
586 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
587 {
588         struct zone *zone;
589
590         INIT_LIST_HEAD(list);
591
592         for_each_populated_zone(zone) {
593                 unsigned long zone_start, zone_end;
594                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
595
596                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
597                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
598
599                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
600                         if (zone_start <= ext->end)
601                                 break;
602
603                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
604                         /* New extent is necessary */
605                         struct mem_extent *new_ext;
606
607                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
608                         if (!new_ext) {
609                                 free_mem_extents(list);
610                                 return -ENOMEM;
611                         }
612                         new_ext->start = zone_start;
613                         new_ext->end = zone_end;
614                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
615                         continue;
616                 }
617
618                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
619                 if (zone_start < ext->start)
620                         ext->start = zone_start;
621                 if (zone_end > ext->end)
622                         ext->end = zone_end;
623
624                 /* More merging may be possible */
625                 cur = ext;
626                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
627                         if (zone_end < cur->start)
628                                 break;
629                         if (zone_end < cur->end)
630                                 ext->end = cur->end;
631                         list_del(&cur->hook);
632                         kfree(cur);
633                 }
634         }
635
636         return 0;
637 }
638
639 /**
640  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
641  */
642 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
643                             int safe_needed)
644 {
645         struct chain_allocator ca;
646         struct list_head mem_extents;
647         struct mem_extent *ext;
648         int error;
649
650         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
651         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
652
653         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
654         if (error)
655                 return error;
656
657         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
658                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
659
660                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
661                                             ext->start, ext->end);
662                 if (!zone) {
663                         error = -ENOMEM;
664                         goto Error;
665                 }
666                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
667         }
668
669         bm->p_list = ca.chain;
670         memory_bm_position_reset(bm);
671  Exit:
672         free_mem_extents(&mem_extents);
673         return error;
674
675  Error:
676         bm->p_list = ca.chain;
677         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
678         goto Exit;
679 }
680
681 /**
682  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
683  * @bm: Memory bitmap.
684  */
685 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
686 {
687         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
688
689         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
690                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
691
692         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
693
694         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
695 }
696
697 /**
698  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
699  *
700  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
701  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
702  *
703  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
704  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
705  */
706 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
707                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
708 {
709         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
710         struct rtree_node *node;
711         int i, block_nr;
712
713         zone = bm->cur.zone;
714
715         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
716                 goto zone_found;
717
718         zone = NULL;
719
720         /* Find the right zone */
721         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
722                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
723                         zone = curr;
724                         break;
725                 }
726         }
727
728         if (!zone)
729                 return -EFAULT;
730
731 zone_found:
732         /*
733          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
734          * for our PFN.
735          */
736
737         /*
738          * If the zone we wish to scan is the the current zone and the
739          * pfn falls into the current node then we do not need to walk
740          * the tree.
741          */
742         node = bm->cur.node;
743         if (zone == bm->cur.zone &&
744             ((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
745                 goto node_found;
746
747         node      = zone->rtree;
748         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
749
750         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
751                 int index;
752
753                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
754                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
755                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
756                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
757         }
758
759 node_found:
760         /* Update last position */
761         bm->cur.zone = zone;
762         bm->cur.node = node;
763         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
764
765         /* Set return values */
766         *addr = node->data;
767         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
768
769         return 0;
770 }
771
772 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
773 {
774         void *addr;
775         unsigned int bit;
776         int error;
777
778         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
779         BUG_ON(error);
780         set_bit(bit, addr);
781 }
782
783 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
784 {
785         void *addr;
786         unsigned int bit;
787         int error;
788
789         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
790         if (!error)
791                 set_bit(bit, addr);
792
793         return error;
794 }
795
796 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
797 {
798         void *addr;
799         unsigned int bit;
800         int error;
801
802         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
803         BUG_ON(error);
804         clear_bit(bit, addr);
805 }
806
807 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
808 {
809         int bit;
810
811         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
812         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
813 }
814
815 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
816 {
817         void *addr;
818         unsigned int bit;
819         int error;
820
821         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
822         BUG_ON(error);
823         return test_bit(bit, addr);
824 }
825
826 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
827 {
828         void *addr;
829         unsigned int bit;
830
831         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
832 }
833
834 /*
835  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
836  *
837  * Set the position to the beginning of the next node in the
838  * memory bitmap. This is either the next node in the current
839  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
840  * next zone.
841  *
842  * Return true if there is a next node, false otherwise.
843  */
844 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
845 {
846         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
847                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
848                                           struct rtree_node, list);
849                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
850                 bm->cur.node_bit  = 0;
851                 touch_softlockup_watchdog();
852                 return true;
853         }
854
855         /* No more nodes, goto next zone */
856         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
857                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
858                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
859                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
860                                           struct rtree_node, list);
861                 bm->cur.node_pfn = 0;
862                 bm->cur.node_bit = 0;
863                 return true;
864         }
865
866         /* No more zones */
867         return false;
868 }
869
870 /**
871  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
872  * @bm: Memory bitmap.
873  *
874  * Starting from the last returned position this function searches for the next
875  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
876  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
877  *
878  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
879  * this function for the given memory bitmap.
880  */
881 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
882 {
883         unsigned long bits, pfn, pages;
884         int bit;
885
886         do {
887                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
888                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
889                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
890                                           bm->cur.node_bit);
891                 if (bit < bits) {
892                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
893                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
894                         return pfn;
895                 }
896         } while (rtree_next_node(bm));
897
898         return BM_END_OF_MAP;
899 }
900
901 /*
902  * This structure represents a range of page frames the contents of which
903  * should not be saved during hibernation.
904  */
905 struct nosave_region {
906         struct list_head list;
907         unsigned long start_pfn;
908         unsigned long end_pfn;
909 };
910
911 static LIST_HEAD(nosave_regions);
912
913 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
914 {
915         struct rtree_node *node;
916
917         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
918                 recycle_safe_page(node->data);
919
920         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
921                 recycle_safe_page(node->data);
922 }
923
924 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
925 {
926         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
927         struct linked_page *p_list;
928
929         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
930                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
931
932         p_list = bm->p_list;
933         while (p_list) {
934                 struct linked_page *lp = p_list;
935
936                 p_list = lp->next;
937                 recycle_safe_page(lp);
938         }
939 }
940
941 /**
942  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
943  *
944  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
945  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
946  */
947 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
948                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
949 {
950         struct nosave_region *region;
951
952         if (start_pfn >= end_pfn)
953                 return;
954
955         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
956                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
957                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
958                                         struct nosave_region, list);
959                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
960                         region->end_pfn = end_pfn;
961                         goto Report;
962                 }
963         }
964         if (use_kmalloc) {
965                 /* During init, this shouldn't fail */
966                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
967                 BUG_ON(!region);
968         } else {
969                 /* This allocation cannot fail */
970                 region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
971                                         SMP_CACHE_BYTES);
972                 if (!region)
973                         panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
974                               sizeof(struct nosave_region));
975         }
976         region->start_pfn = start_pfn;
977         region->end_pfn = end_pfn;
978         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
979  Report:
980         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
981                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
982                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
983 }
984
985 /*
986  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
987  * should not be saved during the suspend.
988  */
989 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
990
991 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
992 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
993
994 /*
995  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
996  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
997  */
998
999 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
1000 {
1001         if (free_pages_map)
1002                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1003 }
1004
1005 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
1006 {
1007         return free_pages_map ?
1008                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1009 }
1010
1011 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1012 {
1013         if (free_pages_map)
1014                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1015 }
1016
1017 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1018 {
1019         if (forbidden_pages_map)
1020                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1021 }
1022
1023 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1024 {
1025         return forbidden_pages_map ?
1026                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1027 }
1028
1029 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1030 {
1031         if (forbidden_pages_map)
1032                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1033 }
1034
1035 /**
1036  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1037  * @bm: Memory bitmap.
1038  *
1039  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1040  * should not be saved.
1041  */
1042 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1043 {
1044         struct nosave_region *region;
1045
1046         if (list_empty(&nosave_regions))
1047                 return;
1048
1049         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1050                 unsigned long pfn;
1051
1052                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1053                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1054                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1055                                 - 1);
1056
1057                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1058                         if (pfn_valid(pfn)) {
1059                                 /*
1060                                  * It is safe to ignore the result of
1061                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1062                                  * touch the PFNs for which the error is
1063                                  * returned anyway.
1064                                  */
1065                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1066                         }
1067         }
1068 }
1069
1070 /**
1071  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1072  *
1073  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1074  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1075  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1076  * touched before both bitmaps are set up.
1077  */
1078 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1079 {
1080         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1081         int error = 0;
1082
1083         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1084                 return 0;
1085         else
1086                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1087
1088         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1089         if (!bm1)
1090                 return -ENOMEM;
1091
1092         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1093         if (error)
1094                 goto Free_first_object;
1095
1096         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1097         if (!bm2)
1098                 goto Free_first_bitmap;
1099
1100         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1101         if (error)
1102                 goto Free_second_object;
1103
1104         forbidden_pages_map = bm1;
1105         free_pages_map = bm2;
1106         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1107
1108         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1109
1110         return 0;
1111
1112  Free_second_object:
1113         kfree(bm2);
1114  Free_first_bitmap:
1115         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1116  Free_first_object:
1117         kfree(bm1);
1118         return -ENOMEM;
1119 }
1120
1121 /**
1122  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1123  *
1124  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1125  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1126  * referred to while they are being freed.
1127  */
1128 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1129 {
1130         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1131
1132         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1133                 return;
1134
1135         bm1 = forbidden_pages_map;
1136         bm2 = free_pages_map;
1137         forbidden_pages_map = NULL;
1138         free_pages_map = NULL;
1139         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1140         kfree(bm1);
1141         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1142         kfree(bm2);
1143
1144         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1145 }
1146
1147 void clear_free_pages(void)
1148 {
1149         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1150         unsigned long pfn;
1151
1152         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1153                 return;
1154
1155         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) || want_init_on_free()) {
1156                 memory_bm_position_reset(bm);
1157                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1158                 while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1159                         if (pfn_valid(pfn))
1160                                 clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1161
1162                         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1163                 }
1164                 memory_bm_position_reset(bm);
1165                 pr_info("free pages cleared after restore\n");
1166         }
1167 }
1168
1169 /**
1170  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1171  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1172  *
1173  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1174  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1175  * the exact number).
1176  */
1177 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1178 {
1179         unsigned int rtree, nodes;
1180
1181         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1182         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1183                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1184         while (nodes > 1) {
1185                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1186                 rtree += nodes;
1187         }
1188
1189         return 2 * rtree;
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1193 /**
1194  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1195  *
1196  * The returned number is system-wide.
1197  */
1198 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1199 {
1200         struct zone *zone;
1201         unsigned int cnt = 0;
1202
1203         for_each_populated_zone(zone)
1204                 if (is_highmem(zone))
1205                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1206
1207         return cnt;
1208 }
1209
1210 /**
1211  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1212  *
1213  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1214  *
1215  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1216  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1217  */
1218 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1219 {
1220         struct page *page;
1221
1222         if (!pfn_valid(pfn))
1223                 return NULL;
1224
1225         page = pfn_to_online_page(pfn);
1226         if (!page || page_zone(page) != zone)
1227                 return NULL;
1228
1229         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1230
1231         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page))
1232                 return NULL;
1233
1234         if (PageReserved(page) || PageOffline(page))
1235                 return NULL;
1236
1237         if (page_is_guard(page))
1238                 return NULL;
1239
1240         return page;
1241 }
1242
1243 /**
1244  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1245  */
1246 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1247 {
1248         struct zone *zone;
1249         unsigned int n = 0;
1250
1251         for_each_populated_zone(zone) {
1252                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1253
1254                 if (!is_highmem(zone))
1255                         continue;
1256
1257                 mark_free_pages(zone);
1258                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1259                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1260                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1261                                 n++;
1262         }
1263         return n;
1264 }
1265 #else
1266 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1267 {
1268         return NULL;
1269 }
1270 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1271
1272 /**
1273  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1274  *
1275  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1276  * image.
1277  *
1278  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1279  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1280  * a free chunk of pages.
1281  */
1282 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1283 {
1284         struct page *page;
1285
1286         if (!pfn_valid(pfn))
1287                 return NULL;
1288
1289         page = pfn_to_online_page(pfn);
1290         if (!page || page_zone(page) != zone)
1291                 return NULL;
1292
1293         BUG_ON(PageHighMem(page));
1294
1295         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1296                 return NULL;
1297
1298         if (PageOffline(page))
1299                 return NULL;
1300
1301         if (PageReserved(page)
1302             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1303                 return NULL;
1304
1305         if (page_is_guard(page))
1306                 return NULL;
1307
1308         return page;
1309 }
1310
1311 /**
1312  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1313  */
1314 static unsigned int count_data_pages(void)
1315 {
1316         struct zone *zone;
1317         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1318         unsigned int n = 0;
1319
1320         for_each_populated_zone(zone) {
1321                 if (is_highmem(zone))
1322                         continue;
1323
1324                 mark_free_pages(zone);
1325                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1326                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1327                         if (saveable_page(zone, pfn))
1328                                 n++;
1329         }
1330         return n;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1335  * task structs.
1336  */
1337 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1338 {
1339         int n;
1340
1341         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1342                 *dst++ = *src++;
1343 }
1344
1345 /**
1346  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1347  *
1348  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1349  * page tables. This always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC or
1350  * CONFIG_ARCH_HAS_SET_DIRECT_MAP is not set. In that case kernel_page_present()
1351  * always returns 'true'.
1352  */
1353 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1354 {
1355         if (kernel_page_present(s_page)) {
1356                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1357         } else {
1358                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1359                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1360                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1361         }
1362 }
1363
1364 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1365 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1366 {
1367         return is_highmem(zone) ?
1368                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1369 }
1370
1371 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1372 {
1373         struct page *s_page, *d_page;
1374         void *src, *dst;
1375
1376         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1377         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1378         if (PageHighMem(s_page)) {
1379                 src = kmap_atomic(s_page);
1380                 dst = kmap_atomic(d_page);
1381                 do_copy_page(dst, src);
1382                 kunmap_atomic(dst);
1383                 kunmap_atomic(src);
1384         } else {
1385                 if (PageHighMem(d_page)) {
1386                         /*
1387                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1388                          * data modified by kmap_atomic()
1389                          */
1390                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1391                         dst = kmap_atomic(d_page);
1392                         copy_page(dst, buffer);
1393                         kunmap_atomic(dst);
1394                 } else {
1395                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1396                 }
1397         }
1398 }
1399 #else
1400 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1401
1402 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1403 {
1404         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1405                                 pfn_to_page(src_pfn));
1406 }
1407 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1408
1409 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1410                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1411 {
1412         struct zone *zone;
1413         unsigned long pfn;
1414
1415         for_each_populated_zone(zone) {
1416                 unsigned long max_zone_pfn;
1417
1418                 mark_free_pages(zone);
1419                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1420                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1421                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1422                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1423         }
1424         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1425         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1426         for(;;) {
1427                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1428                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1429                         break;
1430                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Total number of image pages */
1435 static unsigned int nr_copy_pages;
1436 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1437 static unsigned int nr_meta_pages;
1438 /*
1439  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1440  * before suspending devices.
1441  */
1442 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1443 /*
1444  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1445  * hibernation image pages (during restore)
1446  */
1447 static struct memory_bitmap orig_bm;
1448 /*
1449  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1450  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1451  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1452  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1453  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1454  * this purpose.
1455  */
1456 static struct memory_bitmap copy_bm;
1457
1458 /**
1459  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1460  *
1461  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1462  * released after resume.
1463  */
1464 void swsusp_free(void)
1465 {
1466         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1467
1468         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1469                 goto out;
1470
1471         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1472         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1473
1474 loop:
1475         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1476         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1477
1478         /*
1479          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1480          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1481          */
1482         do {
1483                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1484                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1485                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1486                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1487         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1488
1489         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1490                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1491
1492                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1493                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1494                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1495                 __free_page(page);
1496                 goto loop;
1497         }
1498
1499 out:
1500         nr_copy_pages = 0;
1501         nr_meta_pages = 0;
1502         restore_pblist = NULL;
1503         buffer = NULL;
1504         alloc_normal = 0;
1505         alloc_highmem = 0;
1506         hibernate_restore_protection_end();
1507 }
1508
1509 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1510
1511 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1512
1513 /**
1514  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1515  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1516  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1517  *
1518  * Return value: Number of page frames actually allocated
1519  */
1520 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1521 {
1522         unsigned long nr_alloc = 0;
1523
1524         while (nr_pages > 0) {
1525                 struct page *page;
1526
1527                 page = alloc_image_page(mask);
1528                 if (!page)
1529                         break;
1530                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1531                 if (PageHighMem(page))
1532                         alloc_highmem++;
1533                 else
1534                         alloc_normal++;
1535                 nr_pages--;
1536                 nr_alloc++;
1537         }
1538
1539         return nr_alloc;
1540 }
1541
1542 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1543                                               unsigned long avail_normal)
1544 {
1545         unsigned long alloc;
1546
1547         if (avail_normal <= alloc_normal)
1548                 return 0;
1549
1550         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1551         if (nr_pages < alloc)
1552                 alloc = nr_pages;
1553
1554         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1555 }
1556
1557 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1558 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1559 {
1560         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1561 }
1562
1563 /**
1564  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1565  */
1566 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1567 {
1568         return div64_u64(x * multiplier, base);
1569 }
1570
1571 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1572                                                   unsigned long highmem,
1573                                                   unsigned long total)
1574 {
1575         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1576
1577         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1578 }
1579 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1580 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1581 {
1582         return 0;
1583 }
1584
1585 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1586                                                          unsigned long highmem,
1587                                                          unsigned long total)
1588 {
1589         return 0;
1590 }
1591 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1592
1593 /**
1594  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1595  */
1596 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1597 {
1598         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1599
1600         save = count_data_pages();
1601         if (alloc_normal >= save) {
1602                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1603                 save = 0;
1604         } else {
1605                 to_free_normal = 0;
1606                 save -= alloc_normal;
1607         }
1608         save += count_highmem_pages();
1609         if (alloc_highmem >= save) {
1610                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1611         } else {
1612                 to_free_highmem = 0;
1613                 save -= alloc_highmem;
1614                 if (to_free_normal > save)
1615                         to_free_normal -= save;
1616                 else
1617                         to_free_normal = 0;
1618         }
1619         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1620
1621         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1622
1623         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1624                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1625                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1626
1627                 if (PageHighMem(page)) {
1628                         if (!to_free_highmem)
1629                                 continue;
1630                         to_free_highmem--;
1631                         alloc_highmem--;
1632                 } else {
1633                         if (!to_free_normal)
1634                                 continue;
1635                         to_free_normal--;
1636                         alloc_normal--;
1637                 }
1638                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1639                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1640                 swsusp_unset_page_free(page);
1641                 __free_page(page);
1642         }
1643
1644         return free;
1645 }
1646
1647 /**
1648  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1649  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1650  *
1651  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1652  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1653  * preallocating memory.
1654  *
1655  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1656  *
1657  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1658  *
1659  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1660  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1661  */
1662 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1663 {
1664         unsigned long size;
1665
1666         size = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B)
1667                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1668                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1669                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1670                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1671
1672         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1673 }
1674
1675 /**
1676  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1677  *
1678  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1679  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1680  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1681  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1682  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1683  * estimate) and reserved_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1684  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1685  * total number of available page frames and allocate at least
1686  *
1687  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1688  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1689  *
1690  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1691  *
1692  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1693  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1694  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1695  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1696  */
1697 int hibernate_preallocate_memory(void)
1698 {
1699         struct zone *zone;
1700         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1701         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1702         ktime_t start, stop;
1703         int error;
1704
1705         pr_info("Preallocating image memory\n");
1706         start = ktime_get();
1707
1708         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1709         if (error) {
1710                 pr_err("Cannot allocate original bitmap\n");
1711                 goto err_out;
1712         }
1713
1714         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1715         if (error) {
1716                 pr_err("Cannot allocate copy bitmap\n");
1717                 goto err_out;
1718         }
1719
1720         alloc_normal = 0;
1721         alloc_highmem = 0;
1722
1723         /* Count the number of saveable data pages. */
1724         save_highmem = count_highmem_pages();
1725         saveable = count_data_pages();
1726
1727         /*
1728          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1729          * number of pages needed for image metadata (size).
1730          */
1731         count = saveable;
1732         saveable += save_highmem;
1733         highmem = save_highmem;
1734         size = 0;
1735         for_each_populated_zone(zone) {
1736                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1737                 if (is_highmem(zone))
1738                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1739                 else
1740                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1741         }
1742         avail_normal = count;
1743         count += highmem;
1744         count -= totalreserve_pages;
1745
1746         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1747         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1748                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1749         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1750         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1751         if (size > max_size)
1752                 size = max_size;
1753         /*
1754          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1755          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1756          * the image and we're done.
1757          */
1758         if (size >= saveable) {
1759                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1760                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1761                 goto out;
1762         }
1763
1764         /* Estimate the minimum size of the image. */
1765         pages = minimum_image_size(saveable);
1766         /*
1767          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1768          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1769          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1770          */
1771         if (avail_normal > pages)
1772                 avail_normal -= pages;
1773         else
1774                 avail_normal = 0;
1775         if (size < pages)
1776                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1777
1778         /*
1779          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1780          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1781          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1782          * test cases.
1783          */
1784         shrink_all_memory(saveable - size);
1785
1786         /*
1787          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1788          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1789          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1790          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1791          * highmem and non-highmem zones separately.
1792          */
1793         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1794         alloc = count - max_size;
1795         if (alloc > pages_highmem)
1796                 alloc -= pages_highmem;
1797         else
1798                 alloc = 0;
1799         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1800         if (pages < alloc) {
1801                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1802                 alloc -= pages;
1803                 pages += pages_highmem;
1804                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1805                 if (pages_highmem < alloc) {
1806                         pr_err("Image allocation is %lu pages short\n",
1807                                 alloc - pages_highmem);
1808                         goto err_out;
1809                 }
1810                 pages += pages_highmem;
1811                 /*
1812                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1813                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1814                  */
1815                 alloc = (count - pages) - size;
1816                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1817         } else {
1818                 /*
1819                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1820                  * and we want to reduce this number down to size.
1821                  */
1822                 alloc = max_size - size;
1823                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1824                 pages_highmem += size;
1825                 alloc -= size;
1826                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1827                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1828                 pages += pages_highmem + size;
1829         }
1830
1831         /*
1832          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1833          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1834          * ones now.
1835          */
1836         pages -= free_unnecessary_pages();
1837
1838  out:
1839         stop = ktime_get();
1840         pr_info("Allocated %lu pages for snapshot\n", pages);
1841         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1842
1843         return 0;
1844
1845  err_out:
1846         swsusp_free();
1847         return -ENOMEM;
1848 }
1849
1850 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1851 /**
1852  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1853  *
1854  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1855  * copies of highmem pages.
1856  */
1857 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1858 {
1859         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1860
1861         if (free_highmem >= nr_highmem)
1862                 nr_highmem = 0;
1863         else
1864                 nr_highmem -= free_highmem;
1865
1866         return nr_highmem;
1867 }
1868 #else
1869 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1870 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1871
1872 /**
1873  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1874  */
1875 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1876 {
1877         struct zone *zone;
1878         unsigned int free = alloc_normal;
1879
1880         for_each_populated_zone(zone)
1881                 if (!is_highmem(zone))
1882                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1883
1884         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1885         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1886                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1887
1888         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1889 }
1890
1891 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1892 /**
1893  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1894  *
1895  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1896  * buffer to copy them and/or load their data.
1897  */
1898 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1899 {
1900         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1901         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1902 }
1903
1904 /**
1905  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1906  *
1907  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1908  * pages is less than that, allocate them all.
1909  */
1910 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1911                                                unsigned int nr_highmem)
1912 {
1913         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1914
1915         if (to_alloc > nr_highmem)
1916                 to_alloc = nr_highmem;
1917
1918         nr_highmem -= to_alloc;
1919         while (to_alloc-- > 0) {
1920                 struct page *page;
1921
1922                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1923                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1924         }
1925         return nr_highmem;
1926 }
1927 #else
1928 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1929
1930 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1931                                                unsigned int n) { return 0; }
1932 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1933
1934 /**
1935  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1936  *
1937  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1938  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1939  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1940  *
1941  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1942  * also be located in the high memory, because of the way in which
1943  * copy_data_pages() works.
1944  */
1945 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1946                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1947 {
1948         if (nr_highmem > 0) {
1949                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1950                         goto err_out;
1951                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1952                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1953                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1954                 }
1955         }
1956         if (nr_pages > alloc_normal) {
1957                 nr_pages -= alloc_normal;
1958                 while (nr_pages-- > 0) {
1959                         struct page *page;
1960
1961                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1962                         if (!page)
1963                                 goto err_out;
1964                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1965                 }
1966         }
1967
1968         return 0;
1969
1970  err_out:
1971         swsusp_free();
1972         return -ENOMEM;
1973 }
1974
1975 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1976 {
1977         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1978
1979         pr_info("Creating image:\n");
1980
1981         drain_local_pages(NULL);
1982         nr_pages = count_data_pages();
1983         nr_highmem = count_highmem_pages();
1984         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1985
1986         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1987                 pr_err("Not enough free memory\n");
1988                 return -ENOMEM;
1989         }
1990
1991         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1992                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1993                 return -ENOMEM;
1994         }
1995
1996         /*
1997          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1998          * Kill them.
1999          */
2000         drain_local_pages(NULL);
2001         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
2002
2003         /*
2004          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
2005          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
2006          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
2007          */
2008
2009         nr_pages += nr_highmem;
2010         nr_copy_pages = nr_pages;
2011         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2012
2013         pr_info("Image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2014
2015         return 0;
2016 }
2017
2018 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2019 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2020 {
2021         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2022         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2023         return 0;
2024 }
2025
2026 static const char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2027 {
2028         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2029                 return "kernel version";
2030         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2031                 return "system type";
2032         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2033                 return "kernel release";
2034         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2035                 return "version";
2036         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2037                 return "machine";
2038         return NULL;
2039 }
2040 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2041
2042 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2043 {
2044         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2045 }
2046
2047 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2048 {
2049         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2050         info->num_physpages = get_num_physpages();
2051         info->image_pages = nr_copy_pages;
2052         info->pages = snapshot_get_image_size();
2053         info->size = info->pages;
2054         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2055         return init_header_complete(info);
2056 }
2057
2058 /**
2059  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2060  * @bm: Memory bitmap.
2061  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2062  *
2063  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2064  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2065  */
2066 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2067 {
2068         int j;
2069
2070         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2071                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2072                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2073                         break;
2074         }
2075 }
2076
2077 /**
2078  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2079  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2080  *
2081  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2082  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2083  * passed to this function every next time.
2084  *
2085  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2086  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2087  * location computed by the data_of() macro.
2088  *
2089  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2090  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2091  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2092  */
2093 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2094 {
2095         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2096                 return 0;
2097
2098         if (!buffer) {
2099                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2100                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2101                 if (!buffer)
2102                         return -ENOMEM;
2103         }
2104         if (!handle->cur) {
2105                 int error;
2106
2107                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2108                 if (error)
2109                         return error;
2110                 handle->buffer = buffer;
2111                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2112                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2113         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2114                 clear_page(buffer);
2115                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2116         } else {
2117                 struct page *page;
2118
2119                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2120                 if (PageHighMem(page)) {
2121                         /*
2122                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2123                          * because we can't return with a kmapped
2124                          * highmem page (we may not be called again).
2125                          */
2126                         void *kaddr;
2127
2128                         kaddr = kmap_atomic(page);
2129                         copy_page(buffer, kaddr);
2130                         kunmap_atomic(kaddr);
2131                         handle->buffer = buffer;
2132                 } else {
2133                         handle->buffer = page_address(page);
2134                 }
2135         }
2136         handle->cur++;
2137         return PAGE_SIZE;
2138 }
2139
2140 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2141                                     struct memory_bitmap *src)
2142 {
2143         unsigned long pfn;
2144
2145         memory_bm_position_reset(src);
2146         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2147         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2148                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2149                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2150         }
2151 }
2152
2153 /**
2154  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2155  *
2156  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2157  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2158  */
2159 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2160 {
2161         unsigned long pfn;
2162
2163         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2164         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2165         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2166         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2167                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2168                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2169         }
2170
2171         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2172         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2173
2174         allocated_unsafe_pages = 0;
2175 }
2176
2177 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2178 {
2179         const char *reason;
2180
2181         reason = check_image_kernel(info);
2182         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2183                 reason = "memory size";
2184         if (reason) {
2185                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2186                 return -EPERM;
2187         }
2188         return 0;
2189 }
2190
2191 /**
2192  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2193  */
2194 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2195 {
2196         int error;
2197
2198         restore_pblist = NULL;
2199         error = check_header(info);
2200         if (!error) {
2201                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2202                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2203         }
2204         return error;
2205 }
2206
2207 /**
2208  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2209  * @bm: Memory bitmap.
2210  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2211  *
2212  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2213  * corresponding bit in @bm.
2214  */
2215 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2216 {
2217         int j;
2218
2219         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2220                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2221                         break;
2222
2223                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2224                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2225                 else
2226                         return -EFAULT;
2227         }
2228
2229         return 0;
2230 }
2231
2232 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2233 /*
2234  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2235  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2236  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2237  */
2238 struct highmem_pbe {
2239         struct page *copy_page; /* data is here now */
2240         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2241         struct highmem_pbe *next;
2242 };
2243
2244 /*
2245  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2246  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2247  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2248  * written directly to their "original" page frames.
2249  */
2250 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2251
2252 /**
2253  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2254  * @bm: Memory bitmap.
2255  *
2256  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2257  */
2258 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2259 {
2260         unsigned long pfn;
2261         unsigned int cnt = 0;
2262
2263         memory_bm_position_reset(bm);
2264         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2265         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2266                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2267                         cnt++;
2268
2269                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2270         }
2271         return cnt;
2272 }
2273
2274 static unsigned int safe_highmem_pages;
2275
2276 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2277
2278 /**
2279  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2280  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2281  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2282  *
2283  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2284  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2285  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2286  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2287  * @bm (it must be unitialized).
2288  *
2289  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2290  */
2291 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2292                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2293 {
2294         unsigned int to_alloc;
2295
2296         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2297                 return -ENOMEM;
2298
2299         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2300                 return -ENOMEM;
2301
2302         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2303         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2304                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2305         else
2306                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2307
2308         safe_highmem_pages = 0;
2309         while (to_alloc-- > 0) {
2310                 struct page *page;
2311
2312                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2313                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2314                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2315                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2316                         safe_highmem_pages++;
2317                 }
2318                 /* Mark the page as allocated */
2319                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2320                 swsusp_set_page_free(page);
2321         }
2322         memory_bm_position_reset(bm);
2323         safe_highmem_bm = bm;
2324         return 0;
2325 }
2326
2327 static struct page *last_highmem_page;
2328
2329 /**
2330  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2331  *
2332  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2333  * return to its caller to write to.
2334  *
2335  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2336  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2337  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2338  * the copy is returned.
2339  *
2340  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2341  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2342  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2343  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2344  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2345  * the data will have to be copied from @buffer.
2346  */
2347 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2348                                      struct chain_allocator *ca)
2349 {
2350         struct highmem_pbe *pbe;
2351         void *kaddr;
2352
2353         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2354                 /*
2355                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2356                  * use it directly to store the loaded page.
2357                  */
2358                 last_highmem_page = page;
2359                 return buffer;
2360         }
2361         /*
2362          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2363          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2364          */
2365         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2366         if (!pbe) {
2367                 swsusp_free();
2368                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2369         }
2370         pbe->orig_page = page;
2371         if (safe_highmem_pages > 0) {
2372                 struct page *tmp;
2373
2374                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2375                 kaddr = buffer;
2376                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2377                 safe_highmem_pages--;
2378                 last_highmem_page = tmp;
2379                 pbe->copy_page = tmp;
2380         } else {
2381                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2382                 kaddr = safe_pages_list;
2383                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2384                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2385         }
2386         pbe->next = highmem_pblist;
2387         highmem_pblist = pbe;
2388         return kaddr;
2389 }
2390
2391 /**
2392  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2393  *
2394  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2395  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2396  * @last_highmem_page .
2397  */
2398 static void copy_last_highmem_page(void)
2399 {
2400         if (last_highmem_page) {
2401                 void *dst;
2402
2403                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2404                 copy_page(dst, buffer);
2405                 kunmap_atomic(dst);
2406                 last_highmem_page = NULL;
2407         }
2408 }
2409
2410 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2411 {
2412         return !last_highmem_page;
2413 }
2414
2415 static inline void free_highmem_data(void)
2416 {
2417         if (safe_highmem_bm)
2418                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2419
2420         if (buffer)
2421                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2422 }
2423 #else
2424 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2425
2426 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2427                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2428
2429 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2430                                             struct chain_allocator *ca)
2431 {
2432         return ERR_PTR(-EINVAL);
2433 }
2434
2435 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2436 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2437 static inline void free_highmem_data(void) {}
2438 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2439
2440 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2441
2442 /**
2443  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2444  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2445  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2446  *
2447  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2448  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2449  * and allocate memory for the image.
2450  *
2451  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2452  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2453  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2454  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2455  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2456  */
2457 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2458 {
2459         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2460         struct linked_page *lp;
2461         int error;
2462
2463         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2464         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2465         buffer = NULL;
2466
2467         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2468         mark_unsafe_pages(bm);
2469
2470         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2471         if (error)
2472                 goto Free;
2473
2474         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2475         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2476         if (nr_highmem > 0) {
2477                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2478                 if (error)
2479                         goto Free;
2480         }
2481         /*
2482          * Reserve some safe pages for potential later use.
2483          *
2484          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2485          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2486          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2487          *
2488          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2489          */
2490         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2491         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2492         while (nr_pages > 0) {
2493                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2494                 if (!lp) {
2495                         error = -ENOMEM;
2496                         goto Free;
2497                 }
2498                 lp->next = safe_pages_list;
2499                 safe_pages_list = lp;
2500                 nr_pages--;
2501         }
2502         /* Preallocate memory for the image */
2503         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2504         while (nr_pages > 0) {
2505                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2506                 if (!lp) {
2507                         error = -ENOMEM;
2508                         goto Free;
2509                 }
2510                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2511                         /* The page is "safe", add it to the list */
2512                         lp->next = safe_pages_list;
2513                         safe_pages_list = lp;
2514                 }
2515                 /* Mark the page as allocated */
2516                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2517                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2518                 nr_pages--;
2519         }
2520         return 0;
2521
2522  Free:
2523         swsusp_free();
2524         return error;
2525 }
2526
2527 /**
2528  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2529  *
2530  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2531  * write to.
2532  */
2533 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2534 {
2535         struct pbe *pbe;
2536         struct page *page;
2537         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2538
2539         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2540                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2541
2542         page = pfn_to_page(pfn);
2543         if (PageHighMem(page))
2544                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2545
2546         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2547                 /*
2548                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2549                  * use it directly to store the loaded page.
2550                  */
2551                 return page_address(page);
2552
2553         /*
2554          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2555          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2556          */
2557         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2558         if (!pbe) {
2559                 swsusp_free();
2560                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2561         }
2562         pbe->orig_address = page_address(page);
2563         pbe->address = safe_pages_list;
2564         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2565         pbe->next = restore_pblist;
2566         restore_pblist = pbe;
2567         return pbe->address;
2568 }
2569
2570 /**
2571  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2572  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2573  *
2574  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2575  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2576  * passed to this function every next time.
2577  *
2578  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2579  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2580  * location computed by the data_of() macro.
2581  *
2582  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2583  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2584  * @handle is not updated and should not be used any more.
2585  */
2586 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2587 {
2588         static struct chain_allocator ca;
2589         int error = 0;
2590
2591         /* Check if we have already loaded the entire image */
2592         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2593                 return 0;
2594
2595         handle->sync_read = 1;
2596
2597         if (!handle->cur) {
2598                 if (!buffer)
2599                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2600                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2601
2602                 if (!buffer)
2603                         return -ENOMEM;
2604
2605                 handle->buffer = buffer;
2606         } else if (handle->cur == 1) {
2607                 error = load_header(buffer);
2608                 if (error)
2609                         return error;
2610
2611                 safe_pages_list = NULL;
2612
2613                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2614                 if (error)
2615                         return error;
2616
2617                 hibernate_restore_protection_begin();
2618         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2619                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2620                 if (error)
2621                         return error;
2622
2623                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2624                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2625                         if (error)
2626                                 return error;
2627
2628                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2629                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2630                         restore_pblist = NULL;
2631                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2632                         handle->sync_read = 0;
2633                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2634                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2635                 }
2636         } else {
2637                 copy_last_highmem_page();
2638                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2639                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2640                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2641                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2642                 if (handle->buffer != buffer)
2643                         handle->sync_read = 0;
2644         }
2645         handle->cur++;
2646         return PAGE_SIZE;
2647 }
2648
2649 /**
2650  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2651  *
2652  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2653  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2654  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2655  * necessary any more.
2656  */
2657 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2658 {
2659         copy_last_highmem_page();
2660         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2661         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2662         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2663                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2664                 free_highmem_data();
2665         }
2666 }
2667
2668 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2669 {
2670         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2671                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2672 }
2673
2674 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2675 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2676 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2677                                        void *buf)
2678 {
2679         void *kaddr1, *kaddr2;
2680
2681         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2682         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2683         copy_page(buf, kaddr1);
2684         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2685         copy_page(kaddr2, buf);
2686         kunmap_atomic(kaddr2);
2687         kunmap_atomic(kaddr1);
2688 }
2689
2690 /**
2691  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2692  *
2693  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2694  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2695  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2696  *
2697  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2698  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2699  */
2700 int restore_highmem(void)
2701 {
2702         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2703         void *buf;
2704
2705         if (!pbe)
2706                 return 0;
2707
2708         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2709         if (!buf)
2710                 return -ENOMEM;
2711
2712         while (pbe) {
2713                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2714                 pbe = pbe->next;
2715         }
2716         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2717         return 0;
2718 }
2719 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */