arm64: zynqmp: Make zynqmp_firmware driver optional
[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/pgtable.h>
38 #include <asm/tlbflush.h>
39 #include <asm/io.h>
40
41 #include "power.h"
42
43 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
44 static bool hibernate_restore_protection;
45 static bool hibernate_restore_protection_active;
46
47 void enable_restore_image_protection(void)
48 {
49         hibernate_restore_protection = true;
50 }
51
52 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
53 {
54         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
55 }
56
57 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
58 {
59         hibernate_restore_protection_active = false;
60 }
61
62 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
63 {
64         if (hibernate_restore_protection_active)
65                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
66 }
67
68 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
69 {
70         if (hibernate_restore_protection_active)
71                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
72 }
73 #else
74 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
75 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
76 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
77 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
78 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
79
80 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
81 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
82 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
83
84 /*
85  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
86  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
87  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
88  */
89 unsigned long reserved_size;
90
91 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
92 {
93         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
94 }
95
96 /*
97  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
98  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
99  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
100  * try to create the smallest image possible.
101  */
102 unsigned long image_size;
103
104 void __init hibernate_image_size_init(void)
105 {
106         image_size = ((totalram_pages() * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
107 }
108
109 /*
110  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
111  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
112  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
113  * directly to their "original" page frames.
114  */
115 struct pbe *restore_pblist;
116
117 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
118
119 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
120
121 struct linked_page {
122         struct linked_page *next;
123         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
124 } __packed;
125
126 /*
127  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
128  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
129  * memory contents.
130  */
131 static struct linked_page *safe_pages_list;
132
133 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
134 static void *buffer;
135
136 #define PG_ANY          0
137 #define PG_SAFE         1
138 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
139 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
140
141 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
142
143 /**
144  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
145  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
146  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
147  *
148  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
149  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
150  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
151  * using allocated_unsafe_pages.
152  *
153  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
154  * swsusp_free() can release it.
155  */
156 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
157 {
158         void *res;
159
160         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
161         if (safe_needed)
162                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
163                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
164                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
165                         allocated_unsafe_pages++;
166                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
167                 }
168         if (res) {
169                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
170                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
171         }
172         return res;
173 }
174
175 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
176 {
177         if (safe_pages_list) {
178                 void *ret = safe_pages_list;
179
180                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
181                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
182                 return ret;
183         }
184         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
185 }
186
187 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
188 {
189         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
190 }
191
192 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
193 {
194         struct page *page;
195
196         page = alloc_page(gfp_mask);
197         if (page) {
198                 swsusp_set_page_forbidden(page);
199                 swsusp_set_page_free(page);
200         }
201         return page;
202 }
203
204 static void recycle_safe_page(void *page_address)
205 {
206         struct linked_page *lp = page_address;
207
208         lp->next = safe_pages_list;
209         safe_pages_list = lp;
210 }
211
212 /**
213  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
214  * @addr: Address of the page to free.
215  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
216  *
217  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
218  * set by it are affected).
219  */
220 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
221 {
222         struct page *page;
223
224         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
225
226         page = virt_to_page(addr);
227
228         swsusp_unset_page_forbidden(page);
229         if (clear_nosave_free)
230                 swsusp_unset_page_free(page);
231
232         __free_page(page);
233 }
234
235 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
236                                       int clear_page_nosave)
237 {
238         while (list) {
239                 struct linked_page *lp = list->next;
240
241                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
242                 list = lp;
243         }
244 }
245
246 /*
247  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
248  * a linked list of pages called 'the chain'.
249  *
250  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
251  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
252  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
253  * chain.
254  *
255  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
256  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
257  */
258 struct chain_allocator {
259         struct linked_page *chain;      /* the chain */
260         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
261                                            of the current page */
262         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
263         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
264 };
265
266 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
267                        int safe_needed)
268 {
269         ca->chain = NULL;
270         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
271         ca->gfp_mask = gfp_mask;
272         ca->safe_needed = safe_needed;
273 }
274
275 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
276 {
277         void *ret;
278
279         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
280                 struct linked_page *lp;
281
282                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
283                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
284                 if (!lp)
285                         return NULL;
286
287                 lp->next = ca->chain;
288                 ca->chain = lp;
289                 ca->used_space = 0;
290         }
291         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
292         ca->used_space += size;
293         return ret;
294 }
295
296 /**
297  * Data types related to memory bitmaps.
298  *
299  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
300  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
301  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
302  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
303  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
304  *
305  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
306  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
307  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
308  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
309  *
310  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
311  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
312  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
313  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
314  *
315  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
316  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
317  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
318  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
319  *
320  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
321  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
322  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
323  * the represented memory area.
324  *
325  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
326  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
327  * from create_mem_extents).
328  *
329  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
330  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
331  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
332  * access of the memory bitmap.
333  *
334  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
335  */
336
337 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
338
339 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
340 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
341 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
342
343 /*
344  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
345  * of the rtree together for easy linear iteration over
346  * bits and easy freeing
347  */
348 struct rtree_node {
349         struct list_head list;
350         unsigned long *data;
351 };
352
353 /*
354  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
355  * populated memory zone.
356  */
357 struct mem_zone_bm_rtree {
358         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
359         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
360         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
361         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
362         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
363         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
364         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
365         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
366 };
367
368 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
369
370 struct bm_position {
371         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
372         struct rtree_node *node;
373         unsigned long node_pfn;
374         int node_bit;
375 };
376
377 struct memory_bitmap {
378         struct list_head zones;
379         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
380                                            bitmap objects and bitmap block
381                                            objects */
382         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
383 };
384
385 /* Functions that operate on memory bitmaps */
386
387 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
388 #if BITS_PER_LONG == 32
389 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
390 #else
391 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
392 #endif
393 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
394
395 /**
396  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
397  *
398  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
399  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
400  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
401  */
402 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
403                                            struct chain_allocator *ca,
404                                            struct list_head *list)
405 {
406         struct rtree_node *node;
407
408         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
409         if (!node)
410                 return NULL;
411
412         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
413         if (!node->data)
414                 return NULL;
415
416         list_add_tail(&node->list, list);
417
418         return node;
419 }
420
421 /**
422  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
423  *
424  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
425  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
426  * counter.
427  */
428 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
429                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
430 {
431         struct rtree_node *node, *block, **dst;
432         unsigned int levels_needed, block_nr;
433         int i;
434
435         block_nr = zone->blocks;
436         levels_needed = 0;
437
438         /* How many levels do we need for this block nr? */
439         while (block_nr) {
440                 levels_needed += 1;
441                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
442         }
443
444         /* Make sure the rtree has enough levels */
445         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
446                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
447                                         &zone->nodes);
448                 if (!node)
449                         return -ENOMEM;
450
451                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
452                 zone->rtree = node;
453                 zone->levels += 1;
454         }
455
456         /* Allocate new block */
457         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
458         if (!block)
459                 return -ENOMEM;
460
461         /* Now walk the rtree to insert the block */
462         node = zone->rtree;
463         dst = &zone->rtree;
464         block_nr = zone->blocks;
465         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
466                 int index;
467
468                 if (!node) {
469                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
470                                                 &zone->nodes);
471                         if (!node)
472                                 return -ENOMEM;
473                         *dst = node;
474                 }
475
476                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
477                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
478                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
479                 node = *dst;
480         }
481
482         zone->blocks += 1;
483         *dst = block;
484
485         return 0;
486 }
487
488 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
489                                int clear_nosave_free);
490
491 /**
492  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
493  *
494  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
495  * This function also allocated and builds the radix tree for the
496  * zone.
497  */
498 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
499                                                       int safe_needed,
500                                                       struct chain_allocator *ca,
501                                                       unsigned long start,
502                                                       unsigned long end)
503 {
504         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
505         unsigned int i, nr_blocks;
506         unsigned long pages;
507
508         pages = end - start;
509         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
510         if (!zone)
511                 return NULL;
512
513         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
514         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
515         zone->start_pfn = start;
516         zone->end_pfn = end;
517         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
518
519         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
520                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
521                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
522                         return NULL;
523                 }
524         }
525
526         return zone;
527 }
528
529 /**
530  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
531  *
532  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
533  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
534  * structs.
535  */
536 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
537                                int clear_nosave_free)
538 {
539         struct rtree_node *node;
540
541         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
542                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
543
544         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
545                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
546 }
547
548 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
549 {
550         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
551                                   list);
552         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
553                                   struct rtree_node, list);
554         bm->cur.node_pfn = 0;
555         bm->cur.node_bit = 0;
556 }
557
558 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
559
560 struct mem_extent {
561         struct list_head hook;
562         unsigned long start;
563         unsigned long end;
564 };
565
566 /**
567  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
568  * @list: List of extents to free.
569  */
570 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
571 {
572         struct mem_extent *ext, *aux;
573
574         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
575                 list_del(&ext->hook);
576                 kfree(ext);
577         }
578 }
579
580 /**
581  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
582  * @list: List to put the extents into.
583  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
584  *
585  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
586  */
587 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
588 {
589         struct zone *zone;
590
591         INIT_LIST_HEAD(list);
592
593         for_each_populated_zone(zone) {
594                 unsigned long zone_start, zone_end;
595                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
596
597                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
598                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
599
600                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
601                         if (zone_start <= ext->end)
602                                 break;
603
604                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
605                         /* New extent is necessary */
606                         struct mem_extent *new_ext;
607
608                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
609                         if (!new_ext) {
610                                 free_mem_extents(list);
611                                 return -ENOMEM;
612                         }
613                         new_ext->start = zone_start;
614                         new_ext->end = zone_end;
615                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
616                         continue;
617                 }
618
619                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
620                 if (zone_start < ext->start)
621                         ext->start = zone_start;
622                 if (zone_end > ext->end)
623                         ext->end = zone_end;
624
625                 /* More merging may be possible */
626                 cur = ext;
627                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
628                         if (zone_end < cur->start)
629                                 break;
630                         if (zone_end < cur->end)
631                                 ext->end = cur->end;
632                         list_del(&cur->hook);
633                         kfree(cur);
634                 }
635         }
636
637         return 0;
638 }
639
640 /**
641  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
642  */
643 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
644                             int safe_needed)
645 {
646         struct chain_allocator ca;
647         struct list_head mem_extents;
648         struct mem_extent *ext;
649         int error;
650
651         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
652         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
653
654         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
655         if (error)
656                 return error;
657
658         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
659                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
660
661                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
662                                             ext->start, ext->end);
663                 if (!zone) {
664                         error = -ENOMEM;
665                         goto Error;
666                 }
667                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
668         }
669
670         bm->p_list = ca.chain;
671         memory_bm_position_reset(bm);
672  Exit:
673         free_mem_extents(&mem_extents);
674         return error;
675
676  Error:
677         bm->p_list = ca.chain;
678         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
679         goto Exit;
680 }
681
682 /**
683  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
684  * @bm: Memory bitmap.
685  */
686 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
687 {
688         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
689
690         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
691                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
692
693         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
694
695         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
696 }
697
698 /**
699  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
700  *
701  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
702  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
703  *
704  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
705  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
706  */
707 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
708                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
709 {
710         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
711         struct rtree_node *node;
712         int i, block_nr;
713
714         zone = bm->cur.zone;
715
716         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
717                 goto zone_found;
718
719         zone = NULL;
720
721         /* Find the right zone */
722         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
723                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
724                         zone = curr;
725                         break;
726                 }
727         }
728
729         if (!zone)
730                 return -EFAULT;
731
732 zone_found:
733         /*
734          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
735          * for our PFN.
736          */
737
738         /*
739          * If the zone we wish to scan is the the current zone and the
740          * pfn falls into the current node then we do not need to walk
741          * the tree.
742          */
743         node = bm->cur.node;
744         if (zone == bm->cur.zone &&
745             ((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
746                 goto node_found;
747
748         node      = zone->rtree;
749         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
750
751         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
752                 int index;
753
754                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
755                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
756                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
757                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
758         }
759
760 node_found:
761         /* Update last position */
762         bm->cur.zone = zone;
763         bm->cur.node = node;
764         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
765
766         /* Set return values */
767         *addr = node->data;
768         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
769
770         return 0;
771 }
772
773 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
774 {
775         void *addr;
776         unsigned int bit;
777         int error;
778
779         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
780         BUG_ON(error);
781         set_bit(bit, addr);
782 }
783
784 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
785 {
786         void *addr;
787         unsigned int bit;
788         int error;
789
790         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
791         if (!error)
792                 set_bit(bit, addr);
793
794         return error;
795 }
796
797 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
798 {
799         void *addr;
800         unsigned int bit;
801         int error;
802
803         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
804         BUG_ON(error);
805         clear_bit(bit, addr);
806 }
807
808 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
809 {
810         int bit;
811
812         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
813         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
814 }
815
816 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
817 {
818         void *addr;
819         unsigned int bit;
820         int error;
821
822         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
823         BUG_ON(error);
824         return test_bit(bit, addr);
825 }
826
827 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
828 {
829         void *addr;
830         unsigned int bit;
831
832         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
833 }
834
835 /*
836  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
837  *
838  * Set the position to the beginning of the next node in the
839  * memory bitmap. This is either the next node in the current
840  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
841  * next zone.
842  *
843  * Return true if there is a next node, false otherwise.
844  */
845 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
846 {
847         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
848                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
849                                           struct rtree_node, list);
850                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
851                 bm->cur.node_bit  = 0;
852                 touch_softlockup_watchdog();
853                 return true;
854         }
855
856         /* No more nodes, goto next zone */
857         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
858                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
859                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
860                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
861                                           struct rtree_node, list);
862                 bm->cur.node_pfn = 0;
863                 bm->cur.node_bit = 0;
864                 return true;
865         }
866
867         /* No more zones */
868         return false;
869 }
870
871 /**
872  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
873  * @bm: Memory bitmap.
874  *
875  * Starting from the last returned position this function searches for the next
876  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
877  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
878  *
879  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
880  * this function for the given memory bitmap.
881  */
882 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
883 {
884         unsigned long bits, pfn, pages;
885         int bit;
886
887         do {
888                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
889                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
890                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
891                                           bm->cur.node_bit);
892                 if (bit < bits) {
893                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
894                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
895                         return pfn;
896                 }
897         } while (rtree_next_node(bm));
898
899         return BM_END_OF_MAP;
900 }
901
902 /*
903  * This structure represents a range of page frames the contents of which
904  * should not be saved during hibernation.
905  */
906 struct nosave_region {
907         struct list_head list;
908         unsigned long start_pfn;
909         unsigned long end_pfn;
910 };
911
912 static LIST_HEAD(nosave_regions);
913
914 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
915 {
916         struct rtree_node *node;
917
918         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
919                 recycle_safe_page(node->data);
920
921         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
922                 recycle_safe_page(node->data);
923 }
924
925 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
926 {
927         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
928         struct linked_page *p_list;
929
930         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
931                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
932
933         p_list = bm->p_list;
934         while (p_list) {
935                 struct linked_page *lp = p_list;
936
937                 p_list = lp->next;
938                 recycle_safe_page(lp);
939         }
940 }
941
942 /**
943  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
944  *
945  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
946  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
947  */
948 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
949                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
950 {
951         struct nosave_region *region;
952
953         if (start_pfn >= end_pfn)
954                 return;
955
956         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
957                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
958                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
959                                         struct nosave_region, list);
960                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
961                         region->end_pfn = end_pfn;
962                         goto Report;
963                 }
964         }
965         if (use_kmalloc) {
966                 /* During init, this shouldn't fail */
967                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
968                 BUG_ON(!region);
969         } else {
970                 /* This allocation cannot fail */
971                 region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
972                                         SMP_CACHE_BYTES);
973                 if (!region)
974                         panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
975                               sizeof(struct nosave_region));
976         }
977         region->start_pfn = start_pfn;
978         region->end_pfn = end_pfn;
979         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
980  Report:
981         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
982                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
983                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
984 }
985
986 /*
987  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
988  * should not be saved during the suspend.
989  */
990 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
991
992 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
993 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
994
995 /*
996  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
997  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
998  */
999
1000 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
1001 {
1002         if (free_pages_map)
1003                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1004 }
1005
1006 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
1007 {
1008         return free_pages_map ?
1009                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1010 }
1011
1012 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1013 {
1014         if (free_pages_map)
1015                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1016 }
1017
1018 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1019 {
1020         if (forbidden_pages_map)
1021                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1022 }
1023
1024 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1025 {
1026         return forbidden_pages_map ?
1027                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1028 }
1029
1030 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1031 {
1032         if (forbidden_pages_map)
1033                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1034 }
1035
1036 /**
1037  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1038  * @bm: Memory bitmap.
1039  *
1040  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1041  * should not be saved.
1042  */
1043 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1044 {
1045         struct nosave_region *region;
1046
1047         if (list_empty(&nosave_regions))
1048                 return;
1049
1050         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1051                 unsigned long pfn;
1052
1053                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1054                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1055                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1056                                 - 1);
1057
1058                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1059                         if (pfn_valid(pfn)) {
1060                                 /*
1061                                  * It is safe to ignore the result of
1062                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1063                                  * touch the PFNs for which the error is
1064                                  * returned anyway.
1065                                  */
1066                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1067                         }
1068         }
1069 }
1070
1071 /**
1072  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1073  *
1074  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1075  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1076  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1077  * touched before both bitmaps are set up.
1078  */
1079 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1080 {
1081         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1082         int error = 0;
1083
1084         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1085                 return 0;
1086         else
1087                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1088
1089         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1090         if (!bm1)
1091                 return -ENOMEM;
1092
1093         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1094         if (error)
1095                 goto Free_first_object;
1096
1097         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1098         if (!bm2)
1099                 goto Free_first_bitmap;
1100
1101         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1102         if (error)
1103                 goto Free_second_object;
1104
1105         forbidden_pages_map = bm1;
1106         free_pages_map = bm2;
1107         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1108
1109         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1110
1111         return 0;
1112
1113  Free_second_object:
1114         kfree(bm2);
1115  Free_first_bitmap:
1116         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1117  Free_first_object:
1118         kfree(bm1);
1119         return -ENOMEM;
1120 }
1121
1122 /**
1123  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1124  *
1125  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1126  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1127  * referred to while they are being freed.
1128  */
1129 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1130 {
1131         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1132
1133         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1134                 return;
1135
1136         bm1 = forbidden_pages_map;
1137         bm2 = free_pages_map;
1138         forbidden_pages_map = NULL;
1139         free_pages_map = NULL;
1140         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1141         kfree(bm1);
1142         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1143         kfree(bm2);
1144
1145         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1146 }
1147
1148 void clear_free_pages(void)
1149 {
1150         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1151         unsigned long pfn;
1152
1153         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1154                 return;
1155
1156         if (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) || want_init_on_free()) {
1157                 memory_bm_position_reset(bm);
1158                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1159                 while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1160                         if (pfn_valid(pfn))
1161                                 clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1162
1163                         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1164                 }
1165                 memory_bm_position_reset(bm);
1166                 pr_info("free pages cleared after restore\n");
1167         }
1168 }
1169
1170 /**
1171  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1172  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1173  *
1174  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1175  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1176  * the exact number).
1177  */
1178 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1179 {
1180         unsigned int rtree, nodes;
1181
1182         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1183         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1184                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1185         while (nodes > 1) {
1186                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1187                 rtree += nodes;
1188         }
1189
1190         return 2 * rtree;
1191 }
1192
1193 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1194 /**
1195  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1196  *
1197  * The returned number is system-wide.
1198  */
1199 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1200 {
1201         struct zone *zone;
1202         unsigned int cnt = 0;
1203
1204         for_each_populated_zone(zone)
1205                 if (is_highmem(zone))
1206                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1207
1208         return cnt;
1209 }
1210
1211 /**
1212  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1213  *
1214  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1215  *
1216  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1217  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1218  */
1219 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1220 {
1221         struct page *page;
1222
1223         if (!pfn_valid(pfn))
1224                 return NULL;
1225
1226         page = pfn_to_online_page(pfn);
1227         if (!page || page_zone(page) != zone)
1228                 return NULL;
1229
1230         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1231
1232         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page))
1233                 return NULL;
1234
1235         if (PageReserved(page) || PageOffline(page))
1236                 return NULL;
1237
1238         if (page_is_guard(page))
1239                 return NULL;
1240
1241         return page;
1242 }
1243
1244 /**
1245  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1246  */
1247 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1248 {
1249         struct zone *zone;
1250         unsigned int n = 0;
1251
1252         for_each_populated_zone(zone) {
1253                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1254
1255                 if (!is_highmem(zone))
1256                         continue;
1257
1258                 mark_free_pages(zone);
1259                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1260                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1261                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1262                                 n++;
1263         }
1264         return n;
1265 }
1266 #else
1267 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1268 {
1269         return NULL;
1270 }
1271 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1272
1273 /**
1274  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1275  *
1276  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1277  * image.
1278  *
1279  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1280  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1281  * a free chunk of pages.
1282  */
1283 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1284 {
1285         struct page *page;
1286
1287         if (!pfn_valid(pfn))
1288                 return NULL;
1289
1290         page = pfn_to_online_page(pfn);
1291         if (!page || page_zone(page) != zone)
1292                 return NULL;
1293
1294         BUG_ON(PageHighMem(page));
1295
1296         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1297                 return NULL;
1298
1299         if (PageOffline(page))
1300                 return NULL;
1301
1302         if (PageReserved(page)
1303             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1304                 return NULL;
1305
1306         if (page_is_guard(page))
1307                 return NULL;
1308
1309         return page;
1310 }
1311
1312 /**
1313  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1314  */
1315 static unsigned int count_data_pages(void)
1316 {
1317         struct zone *zone;
1318         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1319         unsigned int n = 0;
1320
1321         for_each_populated_zone(zone) {
1322                 if (is_highmem(zone))
1323                         continue;
1324
1325                 mark_free_pages(zone);
1326                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1327                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1328                         if (saveable_page(zone, pfn))
1329                                 n++;
1330         }
1331         return n;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1336  * task structs.
1337  */
1338 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1339 {
1340         int n;
1341
1342         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1343                 *dst++ = *src++;
1344 }
1345
1346 /**
1347  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1348  *
1349  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1350  * page tables. This always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC or
1351  * CONFIG_ARCH_HAS_SET_DIRECT_MAP is not set. In that case kernel_page_present()
1352  * always returns 'true'.
1353  */
1354 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1355 {
1356         if (kernel_page_present(s_page)) {
1357                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1358         } else {
1359                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1360                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1361                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1362         }
1363 }
1364
1365 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1366 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1367 {
1368         return is_highmem(zone) ?
1369                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1370 }
1371
1372 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1373 {
1374         struct page *s_page, *d_page;
1375         void *src, *dst;
1376
1377         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1378         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1379         if (PageHighMem(s_page)) {
1380                 src = kmap_atomic(s_page);
1381                 dst = kmap_atomic(d_page);
1382                 do_copy_page(dst, src);
1383                 kunmap_atomic(dst);
1384                 kunmap_atomic(src);
1385         } else {
1386                 if (PageHighMem(d_page)) {
1387                         /*
1388                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1389                          * data modified by kmap_atomic()
1390                          */
1391                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1392                         dst = kmap_atomic(d_page);
1393                         copy_page(dst, buffer);
1394                         kunmap_atomic(dst);
1395                 } else {
1396                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1397                 }
1398         }
1399 }
1400 #else
1401 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1402
1403 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1404 {
1405         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1406                                 pfn_to_page(src_pfn));
1407 }
1408 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1409
1410 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1411                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1412 {
1413         struct zone *zone;
1414         unsigned long pfn;
1415
1416         for_each_populated_zone(zone) {
1417                 unsigned long max_zone_pfn;
1418
1419                 mark_free_pages(zone);
1420                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1421                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1422                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1423                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1424         }
1425         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1426         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1427         for(;;) {
1428                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1429                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1430                         break;
1431                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1432         }
1433 }
1434
1435 /* Total number of image pages */
1436 static unsigned int nr_copy_pages;
1437 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1438 static unsigned int nr_meta_pages;
1439 /*
1440  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1441  * before suspending devices.
1442  */
1443 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1444 /*
1445  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1446  * hibernation image pages (during restore)
1447  */
1448 static struct memory_bitmap orig_bm;
1449 /*
1450  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1451  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1452  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1453  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1454  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1455  * this purpose.
1456  */
1457 static struct memory_bitmap copy_bm;
1458
1459 /**
1460  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1461  *
1462  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1463  * released after resume.
1464  */
1465 void swsusp_free(void)
1466 {
1467         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1468
1469         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1470                 goto out;
1471
1472         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1473         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1474
1475 loop:
1476         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1477         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1478
1479         /*
1480          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1481          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1482          */
1483         do {
1484                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1485                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1486                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1487                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1488         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1489
1490         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1491                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1492
1493                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1494                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1495                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1496                 __free_page(page);
1497                 goto loop;
1498         }
1499
1500 out:
1501         nr_copy_pages = 0;
1502         nr_meta_pages = 0;
1503         restore_pblist = NULL;
1504         buffer = NULL;
1505         alloc_normal = 0;
1506         alloc_highmem = 0;
1507         hibernate_restore_protection_end();
1508 }
1509
1510 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1511
1512 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1513
1514 /**
1515  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1516  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1517  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1518  *
1519  * Return value: Number of page frames actually allocated
1520  */
1521 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1522 {
1523         unsigned long nr_alloc = 0;
1524
1525         while (nr_pages > 0) {
1526                 struct page *page;
1527
1528                 page = alloc_image_page(mask);
1529                 if (!page)
1530                         break;
1531                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1532                 if (PageHighMem(page))
1533                         alloc_highmem++;
1534                 else
1535                         alloc_normal++;
1536                 nr_pages--;
1537                 nr_alloc++;
1538         }
1539
1540         return nr_alloc;
1541 }
1542
1543 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1544                                               unsigned long avail_normal)
1545 {
1546         unsigned long alloc;
1547
1548         if (avail_normal <= alloc_normal)
1549                 return 0;
1550
1551         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1552         if (nr_pages < alloc)
1553                 alloc = nr_pages;
1554
1555         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1556 }
1557
1558 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1559 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1560 {
1561         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1562 }
1563
1564 /**
1565  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1566  */
1567 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1568 {
1569         return div64_u64(x * multiplier, base);
1570 }
1571
1572 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1573                                                   unsigned long highmem,
1574                                                   unsigned long total)
1575 {
1576         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1577
1578         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1579 }
1580 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1581 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1582 {
1583         return 0;
1584 }
1585
1586 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1587                                                          unsigned long highmem,
1588                                                          unsigned long total)
1589 {
1590         return 0;
1591 }
1592 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1593
1594 /**
1595  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1596  */
1597 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1598 {
1599         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1600
1601         save = count_data_pages();
1602         if (alloc_normal >= save) {
1603                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1604                 save = 0;
1605         } else {
1606                 to_free_normal = 0;
1607                 save -= alloc_normal;
1608         }
1609         save += count_highmem_pages();
1610         if (alloc_highmem >= save) {
1611                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1612         } else {
1613                 to_free_highmem = 0;
1614                 save -= alloc_highmem;
1615                 if (to_free_normal > save)
1616                         to_free_normal -= save;
1617                 else
1618                         to_free_normal = 0;
1619         }
1620         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1621
1622         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1623
1624         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1625                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1626                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1627
1628                 if (PageHighMem(page)) {
1629                         if (!to_free_highmem)
1630                                 continue;
1631                         to_free_highmem--;
1632                         alloc_highmem--;
1633                 } else {
1634                         if (!to_free_normal)
1635                                 continue;
1636                         to_free_normal--;
1637                         alloc_normal--;
1638                 }
1639                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1640                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1641                 swsusp_unset_page_free(page);
1642                 __free_page(page);
1643         }
1644
1645         return free;
1646 }
1647
1648 /**
1649  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1650  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1651  *
1652  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1653  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1654  * preallocating memory.
1655  *
1656  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1657  *
1658  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1659  *
1660  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1661  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1662  */
1663 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1664 {
1665         unsigned long size;
1666
1667         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1668                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1669                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1670                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1671                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1672
1673         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1674 }
1675
1676 /**
1677  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1678  *
1679  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1680  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1681  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1682  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1683  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1684  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1685  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1686  * total number of available page frames and allocate at least
1687  *
1688  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1689  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1690  *
1691  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1692  *
1693  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1694  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1695  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1696  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1697  */
1698 int hibernate_preallocate_memory(void)
1699 {
1700         struct zone *zone;
1701         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1702         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1703         ktime_t start, stop;
1704         int error;
1705
1706         pr_info("Preallocating image memory\n");
1707         start = ktime_get();
1708
1709         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1710         if (error) {
1711                 pr_err("Cannot allocate original bitmap\n");
1712                 goto err_out;
1713         }
1714
1715         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1716         if (error) {
1717                 pr_err("Cannot allocate copy bitmap\n");
1718                 goto err_out;
1719         }
1720
1721         alloc_normal = 0;
1722         alloc_highmem = 0;
1723
1724         /* Count the number of saveable data pages. */
1725         save_highmem = count_highmem_pages();
1726         saveable = count_data_pages();
1727
1728         /*
1729          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1730          * number of pages needed for image metadata (size).
1731          */
1732         count = saveable;
1733         saveable += save_highmem;
1734         highmem = save_highmem;
1735         size = 0;
1736         for_each_populated_zone(zone) {
1737                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1738                 if (is_highmem(zone))
1739                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1740                 else
1741                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1742         }
1743         avail_normal = count;
1744         count += highmem;
1745         count -= totalreserve_pages;
1746
1747         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1748         size += page_key_additional_pages(saveable);
1749
1750         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1751         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1752                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1753         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1754         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1755         if (size > max_size)
1756                 size = max_size;
1757         /*
1758          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1759          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1760          * the image and we're done.
1761          */
1762         if (size >= saveable) {
1763                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1764                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1765                 goto out;
1766         }
1767
1768         /* Estimate the minimum size of the image. */
1769         pages = minimum_image_size(saveable);
1770         /*
1771          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1772          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1773          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1774          */
1775         if (avail_normal > pages)
1776                 avail_normal -= pages;
1777         else
1778                 avail_normal = 0;
1779         if (size < pages)
1780                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1781
1782         /*
1783          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1784          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1785          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1786          * test cases.
1787          */
1788         shrink_all_memory(saveable - size);
1789
1790         /*
1791          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1792          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1793          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1794          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1795          * highmem and non-highmem zones separately.
1796          */
1797         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1798         alloc = count - max_size;
1799         if (alloc > pages_highmem)
1800                 alloc -= pages_highmem;
1801         else
1802                 alloc = 0;
1803         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1804         if (pages < alloc) {
1805                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1806                 alloc -= pages;
1807                 pages += pages_highmem;
1808                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1809                 if (pages_highmem < alloc) {
1810                         pr_err("Image allocation is %lu pages short\n",
1811                                 alloc - pages_highmem);
1812                         goto err_out;
1813                 }
1814                 pages += pages_highmem;
1815                 /*
1816                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1817                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1818                  */
1819                 alloc = (count - pages) - size;
1820                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1821         } else {
1822                 /*
1823                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1824                  * and we want to reduce this number down to size.
1825                  */
1826                 alloc = max_size - size;
1827                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1828                 pages_highmem += size;
1829                 alloc -= size;
1830                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1831                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1832                 pages += pages_highmem + size;
1833         }
1834
1835         /*
1836          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1837          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1838          * ones now.
1839          */
1840         pages -= free_unnecessary_pages();
1841
1842  out:
1843         stop = ktime_get();
1844         pr_info("Allocated %lu pages for snapshot\n", pages);
1845         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1846
1847         return 0;
1848
1849  err_out:
1850         swsusp_free();
1851         return -ENOMEM;
1852 }
1853
1854 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1855 /**
1856  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1857  *
1858  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1859  * copies of highmem pages.
1860  */
1861 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1862 {
1863         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1864
1865         if (free_highmem >= nr_highmem)
1866                 nr_highmem = 0;
1867         else
1868                 nr_highmem -= free_highmem;
1869
1870         return nr_highmem;
1871 }
1872 #else
1873 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1874 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1875
1876 /**
1877  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1878  */
1879 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1880 {
1881         struct zone *zone;
1882         unsigned int free = alloc_normal;
1883
1884         for_each_populated_zone(zone)
1885                 if (!is_highmem(zone))
1886                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1887
1888         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1889         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1890                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1891
1892         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1893 }
1894
1895 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1896 /**
1897  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1898  *
1899  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1900  * buffer to copy them and/or load their data.
1901  */
1902 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1903 {
1904         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1905         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1906 }
1907
1908 /**
1909  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1910  *
1911  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1912  * pages is less than that, allocate them all.
1913  */
1914 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1915                                                unsigned int nr_highmem)
1916 {
1917         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1918
1919         if (to_alloc > nr_highmem)
1920                 to_alloc = nr_highmem;
1921
1922         nr_highmem -= to_alloc;
1923         while (to_alloc-- > 0) {
1924                 struct page *page;
1925
1926                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1927                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1928         }
1929         return nr_highmem;
1930 }
1931 #else
1932 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1933
1934 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1935                                                unsigned int n) { return 0; }
1936 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1937
1938 /**
1939  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1940  *
1941  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1942  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1943  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1944  *
1945  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1946  * also be located in the high memory, because of the way in which
1947  * copy_data_pages() works.
1948  */
1949 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1950                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1951 {
1952         if (nr_highmem > 0) {
1953                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1954                         goto err_out;
1955                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1956                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1957                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1958                 }
1959         }
1960         if (nr_pages > alloc_normal) {
1961                 nr_pages -= alloc_normal;
1962                 while (nr_pages-- > 0) {
1963                         struct page *page;
1964
1965                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1966                         if (!page)
1967                                 goto err_out;
1968                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1969                 }
1970         }
1971
1972         return 0;
1973
1974  err_out:
1975         swsusp_free();
1976         return -ENOMEM;
1977 }
1978
1979 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1980 {
1981         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1982
1983         pr_info("Creating image:\n");
1984
1985         drain_local_pages(NULL);
1986         nr_pages = count_data_pages();
1987         nr_highmem = count_highmem_pages();
1988         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1989
1990         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1991                 pr_err("Not enough free memory\n");
1992                 return -ENOMEM;
1993         }
1994
1995         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1996                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1997                 return -ENOMEM;
1998         }
1999
2000         /*
2001          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
2002          * Kill them.
2003          */
2004         drain_local_pages(NULL);
2005         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
2006
2007         /*
2008          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
2009          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
2010          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
2011          */
2012
2013         nr_pages += nr_highmem;
2014         nr_copy_pages = nr_pages;
2015         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2016
2017         pr_info("Image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2018
2019         return 0;
2020 }
2021
2022 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2023 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2024 {
2025         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2026         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2027         return 0;
2028 }
2029
2030 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2031 {
2032         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2033                 return "kernel version";
2034         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2035                 return "system type";
2036         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2037                 return "kernel release";
2038         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2039                 return "version";
2040         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2041                 return "machine";
2042         return NULL;
2043 }
2044 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2045
2046 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2047 {
2048         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2049 }
2050
2051 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2052 {
2053         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2054         info->num_physpages = get_num_physpages();
2055         info->image_pages = nr_copy_pages;
2056         info->pages = snapshot_get_image_size();
2057         info->size = info->pages;
2058         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2059         return init_header_complete(info);
2060 }
2061
2062 /**
2063  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2064  * @bm: Memory bitmap.
2065  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2066  *
2067  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2068  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2069  */
2070 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2071 {
2072         int j;
2073
2074         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2075                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2076                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2077                         break;
2078                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2079                 page_key_read(buf + j);
2080         }
2081 }
2082
2083 /**
2084  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2085  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2086  *
2087  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2088  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2089  * passed to this function every next time.
2090  *
2091  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2092  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2093  * location computed by the data_of() macro.
2094  *
2095  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2096  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2097  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2098  */
2099 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2100 {
2101         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2102                 return 0;
2103
2104         if (!buffer) {
2105                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2106                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2107                 if (!buffer)
2108                         return -ENOMEM;
2109         }
2110         if (!handle->cur) {
2111                 int error;
2112
2113                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2114                 if (error)
2115                         return error;
2116                 handle->buffer = buffer;
2117                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2118                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2119         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2120                 clear_page(buffer);
2121                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2122         } else {
2123                 struct page *page;
2124
2125                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2126                 if (PageHighMem(page)) {
2127                         /*
2128                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2129                          * because we can't return with a kmapped
2130                          * highmem page (we may not be called again).
2131                          */
2132                         void *kaddr;
2133
2134                         kaddr = kmap_atomic(page);
2135                         copy_page(buffer, kaddr);
2136                         kunmap_atomic(kaddr);
2137                         handle->buffer = buffer;
2138                 } else {
2139                         handle->buffer = page_address(page);
2140                 }
2141         }
2142         handle->cur++;
2143         return PAGE_SIZE;
2144 }
2145
2146 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2147                                     struct memory_bitmap *src)
2148 {
2149         unsigned long pfn;
2150
2151         memory_bm_position_reset(src);
2152         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2153         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2154                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2155                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2156         }
2157 }
2158
2159 /**
2160  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2161  *
2162  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2163  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2164  */
2165 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2166 {
2167         unsigned long pfn;
2168
2169         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2170         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2171         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2172         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2173                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2174                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2175         }
2176
2177         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2178         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2179
2180         allocated_unsafe_pages = 0;
2181 }
2182
2183 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2184 {
2185         char *reason;
2186
2187         reason = check_image_kernel(info);
2188         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2189                 reason = "memory size";
2190         if (reason) {
2191                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2192                 return -EPERM;
2193         }
2194         return 0;
2195 }
2196
2197 /**
2198  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2199  */
2200 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2201 {
2202         int error;
2203
2204         restore_pblist = NULL;
2205         error = check_header(info);
2206         if (!error) {
2207                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2208                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2209         }
2210         return error;
2211 }
2212
2213 /**
2214  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2215  * @bm: Memory bitmap.
2216  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2217  *
2218  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2219  * corresponding bit in @bm.
2220  */
2221 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2222 {
2223         int j;
2224
2225         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2226                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2227                         break;
2228
2229                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2230                 page_key_memorize(buf + j);
2231
2232                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2233                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2234                 else
2235                         return -EFAULT;
2236         }
2237
2238         return 0;
2239 }
2240
2241 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2242 /*
2243  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2244  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2245  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2246  */
2247 struct highmem_pbe {
2248         struct page *copy_page; /* data is here now */
2249         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2250         struct highmem_pbe *next;
2251 };
2252
2253 /*
2254  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2255  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2256  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2257  * written directly to their "original" page frames.
2258  */
2259 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2260
2261 /**
2262  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2263  * @bm: Memory bitmap.
2264  *
2265  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2266  */
2267 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2268 {
2269         unsigned long pfn;
2270         unsigned int cnt = 0;
2271
2272         memory_bm_position_reset(bm);
2273         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2274         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2275                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2276                         cnt++;
2277
2278                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2279         }
2280         return cnt;
2281 }
2282
2283 static unsigned int safe_highmem_pages;
2284
2285 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2286
2287 /**
2288  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2289  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2290  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2291  *
2292  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2293  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2294  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2295  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2296  * @bm (it must be unitialized).
2297  *
2298  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2299  */
2300 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2301                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2302 {
2303         unsigned int to_alloc;
2304
2305         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2306                 return -ENOMEM;
2307
2308         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2309                 return -ENOMEM;
2310
2311         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2312         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2313                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2314         else
2315                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2316
2317         safe_highmem_pages = 0;
2318         while (to_alloc-- > 0) {
2319                 struct page *page;
2320
2321                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2322                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2323                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2324                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2325                         safe_highmem_pages++;
2326                 }
2327                 /* Mark the page as allocated */
2328                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2329                 swsusp_set_page_free(page);
2330         }
2331         memory_bm_position_reset(bm);
2332         safe_highmem_bm = bm;
2333         return 0;
2334 }
2335
2336 static struct page *last_highmem_page;
2337
2338 /**
2339  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2340  *
2341  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2342  * return to its caller to write to.
2343  *
2344  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2345  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2346  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2347  * the copy is returned.
2348  *
2349  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2350  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2351  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2352  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2353  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2354  * the data will have to be copied from @buffer.
2355  */
2356 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2357                                      struct chain_allocator *ca)
2358 {
2359         struct highmem_pbe *pbe;
2360         void *kaddr;
2361
2362         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2363                 /*
2364                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2365                  * use it directly to store the loaded page.
2366                  */
2367                 last_highmem_page = page;
2368                 return buffer;
2369         }
2370         /*
2371          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2372          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2373          */
2374         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2375         if (!pbe) {
2376                 swsusp_free();
2377                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2378         }
2379         pbe->orig_page = page;
2380         if (safe_highmem_pages > 0) {
2381                 struct page *tmp;
2382
2383                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2384                 kaddr = buffer;
2385                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2386                 safe_highmem_pages--;
2387                 last_highmem_page = tmp;
2388                 pbe->copy_page = tmp;
2389         } else {
2390                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2391                 kaddr = safe_pages_list;
2392                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2393                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2394         }
2395         pbe->next = highmem_pblist;
2396         highmem_pblist = pbe;
2397         return kaddr;
2398 }
2399
2400 /**
2401  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2402  *
2403  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2404  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2405  * @last_highmem_page .
2406  */
2407 static void copy_last_highmem_page(void)
2408 {
2409         if (last_highmem_page) {
2410                 void *dst;
2411
2412                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2413                 copy_page(dst, buffer);
2414                 kunmap_atomic(dst);
2415                 last_highmem_page = NULL;
2416         }
2417 }
2418
2419 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2420 {
2421         return !last_highmem_page;
2422 }
2423
2424 static inline void free_highmem_data(void)
2425 {
2426         if (safe_highmem_bm)
2427                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2428
2429         if (buffer)
2430                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2431 }
2432 #else
2433 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2434
2435 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2436                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2437
2438 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2439                                             struct chain_allocator *ca)
2440 {
2441         return ERR_PTR(-EINVAL);
2442 }
2443
2444 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2445 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2446 static inline void free_highmem_data(void) {}
2447 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2448
2449 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2450
2451 /**
2452  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2453  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2454  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2455  *
2456  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2457  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2458  * and allocate memory for the image.
2459  *
2460  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2461  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2462  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2463  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2464  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2465  */
2466 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2467 {
2468         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2469         struct linked_page *lp;
2470         int error;
2471
2472         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2473         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2474         buffer = NULL;
2475
2476         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2477         mark_unsafe_pages(bm);
2478
2479         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2480         if (error)
2481                 goto Free;
2482
2483         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2484         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2485         if (nr_highmem > 0) {
2486                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2487                 if (error)
2488                         goto Free;
2489         }
2490         /*
2491          * Reserve some safe pages for potential later use.
2492          *
2493          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2494          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2495          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2496          *
2497          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2498          */
2499         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2500         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2501         while (nr_pages > 0) {
2502                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2503                 if (!lp) {
2504                         error = -ENOMEM;
2505                         goto Free;
2506                 }
2507                 lp->next = safe_pages_list;
2508                 safe_pages_list = lp;
2509                 nr_pages--;
2510         }
2511         /* Preallocate memory for the image */
2512         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2513         while (nr_pages > 0) {
2514                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2515                 if (!lp) {
2516                         error = -ENOMEM;
2517                         goto Free;
2518                 }
2519                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2520                         /* The page is "safe", add it to the list */
2521                         lp->next = safe_pages_list;
2522                         safe_pages_list = lp;
2523                 }
2524                 /* Mark the page as allocated */
2525                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2526                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2527                 nr_pages--;
2528         }
2529         return 0;
2530
2531  Free:
2532         swsusp_free();
2533         return error;
2534 }
2535
2536 /**
2537  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2538  *
2539  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2540  * write to.
2541  */
2542 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2543 {
2544         struct pbe *pbe;
2545         struct page *page;
2546         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2547
2548         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2549                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2550
2551         page = pfn_to_page(pfn);
2552         if (PageHighMem(page))
2553                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2554
2555         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2556                 /*
2557                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2558                  * use it directly to store the loaded page.
2559                  */
2560                 return page_address(page);
2561
2562         /*
2563          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2564          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2565          */
2566         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2567         if (!pbe) {
2568                 swsusp_free();
2569                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2570         }
2571         pbe->orig_address = page_address(page);
2572         pbe->address = safe_pages_list;
2573         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2574         pbe->next = restore_pblist;
2575         restore_pblist = pbe;
2576         return pbe->address;
2577 }
2578
2579 /**
2580  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2581  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2582  *
2583  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2584  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2585  * passed to this function every next time.
2586  *
2587  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2588  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2589  * location computed by the data_of() macro.
2590  *
2591  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2592  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2593  * @handle is not updated and should not be used any more.
2594  */
2595 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2596 {
2597         static struct chain_allocator ca;
2598         int error = 0;
2599
2600         /* Check if we have already loaded the entire image */
2601         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2602                 return 0;
2603
2604         handle->sync_read = 1;
2605
2606         if (!handle->cur) {
2607                 if (!buffer)
2608                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2609                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2610
2611                 if (!buffer)
2612                         return -ENOMEM;
2613
2614                 handle->buffer = buffer;
2615         } else if (handle->cur == 1) {
2616                 error = load_header(buffer);
2617                 if (error)
2618                         return error;
2619
2620                 safe_pages_list = NULL;
2621
2622                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2623                 if (error)
2624                         return error;
2625
2626                 /* Allocate buffer for page keys. */
2627                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2628                 if (error)
2629                         return error;
2630
2631                 hibernate_restore_protection_begin();
2632         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2633                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2634                 if (error)
2635                         return error;
2636
2637                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2638                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2639                         if (error)
2640                                 return error;
2641
2642                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2643                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2644                         restore_pblist = NULL;
2645                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2646                         handle->sync_read = 0;
2647                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2648                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2649                 }
2650         } else {
2651                 copy_last_highmem_page();
2652                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2653                 page_key_write(handle->buffer);
2654                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2655                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2656                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2657                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2658                 if (handle->buffer != buffer)
2659                         handle->sync_read = 0;
2660         }
2661         handle->cur++;
2662         return PAGE_SIZE;
2663 }
2664
2665 /**
2666  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2667  *
2668  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2669  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2670  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2671  * necessary any more.
2672  */
2673 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2674 {
2675         copy_last_highmem_page();
2676         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2677         page_key_write(handle->buffer);
2678         page_key_free();
2679         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2680         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2681         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2682                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2683                 free_highmem_data();
2684         }
2685 }
2686
2687 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2688 {
2689         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2690                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2691 }
2692
2693 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2694 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2695 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2696                                        void *buf)
2697 {
2698         void *kaddr1, *kaddr2;
2699
2700         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2701         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2702         copy_page(buf, kaddr1);
2703         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2704         copy_page(kaddr2, buf);
2705         kunmap_atomic(kaddr2);
2706         kunmap_atomic(kaddr1);
2707 }
2708
2709 /**
2710  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2711  *
2712  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2713  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2714  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2715  *
2716  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2717  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2718  */
2719 int restore_highmem(void)
2720 {
2721         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2722         void *buf;
2723
2724         if (!pbe)
2725                 return 0;
2726
2727         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2728         if (!buf)
2729                 return -ENOMEM;
2730
2731         while (pbe) {
2732                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2733                 pbe = pbe->next;
2734         }
2735         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2736         return 0;
2737 }
2738 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */