f08a1e4ee1d4559ea7dd17f094a5f0e029dcf7fc
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / power / snapshot.c
1 /*
2  * linux/kernel/power/snapshot.c
3  *
4  * This file provides system snapshot/restore functionality for swsusp.
5  *
6  * Copyright (C) 1998-2005 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
7  * Copyright (C) 2006 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
8  *
9  * This file is released under the GPLv2.
10  *
11  */
12
13 #define pr_fmt(fmt) "PM: " fmt
14
15 #include <linux/version.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/suspend.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/bitops.h>
21 #include <linux/spinlock.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/pm.h>
24 #include <linux/device.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/nmi.h>
28 #include <linux/syscalls.h>
29 #include <linux/console.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #include <linux/list.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/compiler.h>
34 #include <linux/ktime.h>
35 #include <linux/set_memory.h>
36
37 #include <linux/uaccess.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/tlbflush.h>
41 #include <asm/io.h>
42
43 #include "power.h"
44
45 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && defined(CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY)
46 static bool hibernate_restore_protection;
47 static bool hibernate_restore_protection_active;
48
49 void enable_restore_image_protection(void)
50 {
51         hibernate_restore_protection = true;
52 }
53
54 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void)
55 {
56         hibernate_restore_protection_active = hibernate_restore_protection;
57 }
58
59 static inline void hibernate_restore_protection_end(void)
60 {
61         hibernate_restore_protection_active = false;
62 }
63
64 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address)
65 {
66         if (hibernate_restore_protection_active)
67                 set_memory_ro((unsigned long)page_address, 1);
68 }
69
70 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address)
71 {
72         if (hibernate_restore_protection_active)
73                 set_memory_rw((unsigned long)page_address, 1);
74 }
75 #else
76 static inline void hibernate_restore_protection_begin(void) {}
77 static inline void hibernate_restore_protection_end(void) {}
78 static inline void hibernate_restore_protect_page(void *page_address) {}
79 static inline void hibernate_restore_unprotect_page(void *page_address) {}
80 #endif /* CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX  && CONFIG_ARCH_HAS_SET_MEMORY */
81
82 static int swsusp_page_is_free(struct page *);
83 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *);
84 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *);
85
86 /*
87  * Number of bytes to reserve for memory allocations made by device drivers
88  * from their ->freeze() and ->freeze_noirq() callbacks so that they don't
89  * cause image creation to fail (tunable via /sys/power/reserved_size).
90  */
91 unsigned long reserved_size;
92
93 void __init hibernate_reserved_size_init(void)
94 {
95         reserved_size = SPARE_PAGES * PAGE_SIZE;
96 }
97
98 /*
99  * Preferred image size in bytes (tunable via /sys/power/image_size).
100  * When it is set to N, swsusp will do its best to ensure the image
101  * size will not exceed N bytes, but if that is impossible, it will
102  * try to create the smallest image possible.
103  */
104 unsigned long image_size;
105
106 void __init hibernate_image_size_init(void)
107 {
108         image_size = ((totalram_pages() * 2) / 5) * PAGE_SIZE;
109 }
110
111 /*
112  * List of PBEs needed for restoring the pages that were allocated before
113  * the suspend and included in the suspend image, but have also been
114  * allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be written
115  * directly to their "original" page frames.
116  */
117 struct pbe *restore_pblist;
118
119 /* struct linked_page is used to build chains of pages */
120
121 #define LINKED_PAGE_DATA_SIZE   (PAGE_SIZE - sizeof(void *))
122
123 struct linked_page {
124         struct linked_page *next;
125         char data[LINKED_PAGE_DATA_SIZE];
126 } __packed;
127
128 /*
129  * List of "safe" pages (ie. pages that were not used by the image kernel
130  * before hibernation) that may be used as temporary storage for image kernel
131  * memory contents.
132  */
133 static struct linked_page *safe_pages_list;
134
135 /* Pointer to an auxiliary buffer (1 page) */
136 static void *buffer;
137
138 #define PG_ANY          0
139 #define PG_SAFE         1
140 #define PG_UNSAFE_CLEAR 1
141 #define PG_UNSAFE_KEEP  0
142
143 static unsigned int allocated_unsafe_pages;
144
145 /**
146  * get_image_page - Allocate a page for a hibernation image.
147  * @gfp_mask: GFP mask for the allocation.
148  * @safe_needed: Get pages that were not used before hibernation (restore only)
149  *
150  * During image restoration, for storing the PBE list and the image data, we can
151  * only use memory pages that do not conflict with the pages used before
152  * hibernation.  The "unsafe" pages have PageNosaveFree set and we count them
153  * using allocated_unsafe_pages.
154  *
155  * Each allocated image page is marked as PageNosave and PageNosaveFree so that
156  * swsusp_free() can release it.
157  */
158 static void *get_image_page(gfp_t gfp_mask, int safe_needed)
159 {
160         void *res;
161
162         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
163         if (safe_needed)
164                 while (res && swsusp_page_is_free(virt_to_page(res))) {
165                         /* The page is unsafe, mark it for swsusp_free() */
166                         swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
167                         allocated_unsafe_pages++;
168                         res = (void *)get_zeroed_page(gfp_mask);
169                 }
170         if (res) {
171                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(res));
172                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(res));
173         }
174         return res;
175 }
176
177 static void *__get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
178 {
179         if (safe_pages_list) {
180                 void *ret = safe_pages_list;
181
182                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
183                 memset(ret, 0, PAGE_SIZE);
184                 return ret;
185         }
186         return get_image_page(gfp_mask, PG_SAFE);
187 }
188
189 unsigned long get_safe_page(gfp_t gfp_mask)
190 {
191         return (unsigned long)__get_safe_page(gfp_mask);
192 }
193
194 static struct page *alloc_image_page(gfp_t gfp_mask)
195 {
196         struct page *page;
197
198         page = alloc_page(gfp_mask);
199         if (page) {
200                 swsusp_set_page_forbidden(page);
201                 swsusp_set_page_free(page);
202         }
203         return page;
204 }
205
206 static void recycle_safe_page(void *page_address)
207 {
208         struct linked_page *lp = page_address;
209
210         lp->next = safe_pages_list;
211         safe_pages_list = lp;
212 }
213
214 /**
215  * free_image_page - Free a page allocated for hibernation image.
216  * @addr: Address of the page to free.
217  * @clear_nosave_free: If set, clear the PageNosaveFree bit for the page.
218  *
219  * The page to free should have been allocated by get_image_page() (page flags
220  * set by it are affected).
221  */
222 static inline void free_image_page(void *addr, int clear_nosave_free)
223 {
224         struct page *page;
225
226         BUG_ON(!virt_addr_valid(addr));
227
228         page = virt_to_page(addr);
229
230         swsusp_unset_page_forbidden(page);
231         if (clear_nosave_free)
232                 swsusp_unset_page_free(page);
233
234         __free_page(page);
235 }
236
237 static inline void free_list_of_pages(struct linked_page *list,
238                                       int clear_page_nosave)
239 {
240         while (list) {
241                 struct linked_page *lp = list->next;
242
243                 free_image_page(list, clear_page_nosave);
244                 list = lp;
245         }
246 }
247
248 /*
249  * struct chain_allocator is used for allocating small objects out of
250  * a linked list of pages called 'the chain'.
251  *
252  * The chain grows each time when there is no room for a new object in
253  * the current page.  The allocated objects cannot be freed individually.
254  * It is only possible to free them all at once, by freeing the entire
255  * chain.
256  *
257  * NOTE: The chain allocator may be inefficient if the allocated objects
258  * are not much smaller than PAGE_SIZE.
259  */
260 struct chain_allocator {
261         struct linked_page *chain;      /* the chain */
262         unsigned int used_space;        /* total size of objects allocated out
263                                            of the current page */
264         gfp_t gfp_mask;         /* mask for allocating pages */
265         int safe_needed;        /* if set, only "safe" pages are allocated */
266 };
267
268 static void chain_init(struct chain_allocator *ca, gfp_t gfp_mask,
269                        int safe_needed)
270 {
271         ca->chain = NULL;
272         ca->used_space = LINKED_PAGE_DATA_SIZE;
273         ca->gfp_mask = gfp_mask;
274         ca->safe_needed = safe_needed;
275 }
276
277 static void *chain_alloc(struct chain_allocator *ca, unsigned int size)
278 {
279         void *ret;
280
281         if (LINKED_PAGE_DATA_SIZE - ca->used_space < size) {
282                 struct linked_page *lp;
283
284                 lp = ca->safe_needed ? __get_safe_page(ca->gfp_mask) :
285                                         get_image_page(ca->gfp_mask, PG_ANY);
286                 if (!lp)
287                         return NULL;
288
289                 lp->next = ca->chain;
290                 ca->chain = lp;
291                 ca->used_space = 0;
292         }
293         ret = ca->chain->data + ca->used_space;
294         ca->used_space += size;
295         return ret;
296 }
297
298 /**
299  * Data types related to memory bitmaps.
300  *
301  * Memory bitmap is a structure consiting of many linked lists of
302  * objects.  The main list's elements are of type struct zone_bitmap
303  * and each of them corresonds to one zone.  For each zone bitmap
304  * object there is a list of objects of type struct bm_block that
305  * represent each blocks of bitmap in which information is stored.
306  *
307  * struct memory_bitmap contains a pointer to the main list of zone
308  * bitmap objects, a struct bm_position used for browsing the bitmap,
309  * and a pointer to the list of pages used for allocating all of the
310  * zone bitmap objects and bitmap block objects.
311  *
312  * NOTE: It has to be possible to lay out the bitmap in memory
313  * using only allocations of order 0.  Additionally, the bitmap is
314  * designed to work with arbitrary number of zones (this is over the
315  * top for now, but let's avoid making unnecessary assumptions ;-).
316  *
317  * struct zone_bitmap contains a pointer to a list of bitmap block
318  * objects and a pointer to the bitmap block object that has been
319  * most recently used for setting bits.  Additionally, it contains the
320  * PFNs that correspond to the start and end of the represented zone.
321  *
322  * struct bm_block contains a pointer to the memory page in which
323  * information is stored (in the form of a block of bitmap)
324  * It also contains the pfns that correspond to the start and end of
325  * the represented memory area.
326  *
327  * The memory bitmap is organized as a radix tree to guarantee fast random
328  * access to the bits. There is one radix tree for each zone (as returned
329  * from create_mem_extents).
330  *
331  * One radix tree is represented by one struct mem_zone_bm_rtree. There are
332  * two linked lists for the nodes of the tree, one for the inner nodes and
333  * one for the leave nodes. The linked leave nodes are used for fast linear
334  * access of the memory bitmap.
335  *
336  * The struct rtree_node represents one node of the radix tree.
337  */
338
339 #define BM_END_OF_MAP   (~0UL)
340
341 #define BM_BITS_PER_BLOCK       (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
342 #define BM_BLOCK_SHIFT          (PAGE_SHIFT + 3)
343 #define BM_BLOCK_MASK           ((1UL << BM_BLOCK_SHIFT) - 1)
344
345 /*
346  * struct rtree_node is a wrapper struct to link the nodes
347  * of the rtree together for easy linear iteration over
348  * bits and easy freeing
349  */
350 struct rtree_node {
351         struct list_head list;
352         unsigned long *data;
353 };
354
355 /*
356  * struct mem_zone_bm_rtree represents a bitmap used for one
357  * populated memory zone.
358  */
359 struct mem_zone_bm_rtree {
360         struct list_head list;          /* Link Zones together         */
361         struct list_head nodes;         /* Radix Tree inner nodes      */
362         struct list_head leaves;        /* Radix Tree leaves           */
363         unsigned long start_pfn;        /* Zone start page frame       */
364         unsigned long end_pfn;          /* Zone end page frame + 1     */
365         struct rtree_node *rtree;       /* Radix Tree Root             */
366         int levels;                     /* Number of Radix Tree Levels */
367         unsigned int blocks;            /* Number of Bitmap Blocks     */
368 };
369
370 /* strcut bm_position is used for browsing memory bitmaps */
371
372 struct bm_position {
373         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
374         struct rtree_node *node;
375         unsigned long node_pfn;
376         int node_bit;
377 };
378
379 struct memory_bitmap {
380         struct list_head zones;
381         struct linked_page *p_list;     /* list of pages used to store zone
382                                            bitmap objects and bitmap block
383                                            objects */
384         struct bm_position cur; /* most recently used bit position */
385 };
386
387 /* Functions that operate on memory bitmaps */
388
389 #define BM_ENTRIES_PER_LEVEL    (PAGE_SIZE / sizeof(unsigned long))
390 #if BITS_PER_LONG == 32
391 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 2)
392 #else
393 #define BM_RTREE_LEVEL_SHIFT    (PAGE_SHIFT - 3)
394 #endif
395 #define BM_RTREE_LEVEL_MASK     ((1UL << BM_RTREE_LEVEL_SHIFT) - 1)
396
397 /**
398  * alloc_rtree_node - Allocate a new node and add it to the radix tree.
399  *
400  * This function is used to allocate inner nodes as well as the
401  * leave nodes of the radix tree. It also adds the node to the
402  * corresponding linked list passed in by the *list parameter.
403  */
404 static struct rtree_node *alloc_rtree_node(gfp_t gfp_mask, int safe_needed,
405                                            struct chain_allocator *ca,
406                                            struct list_head *list)
407 {
408         struct rtree_node *node;
409
410         node = chain_alloc(ca, sizeof(struct rtree_node));
411         if (!node)
412                 return NULL;
413
414         node->data = get_image_page(gfp_mask, safe_needed);
415         if (!node->data)
416                 return NULL;
417
418         list_add_tail(&node->list, list);
419
420         return node;
421 }
422
423 /**
424  * add_rtree_block - Add a new leave node to the radix tree.
425  *
426  * The leave nodes need to be allocated in order to keep the leaves
427  * linked list in order. This is guaranteed by the zone->blocks
428  * counter.
429  */
430 static int add_rtree_block(struct mem_zone_bm_rtree *zone, gfp_t gfp_mask,
431                            int safe_needed, struct chain_allocator *ca)
432 {
433         struct rtree_node *node, *block, **dst;
434         unsigned int levels_needed, block_nr;
435         int i;
436
437         block_nr = zone->blocks;
438         levels_needed = 0;
439
440         /* How many levels do we need for this block nr? */
441         while (block_nr) {
442                 levels_needed += 1;
443                 block_nr >>= BM_RTREE_LEVEL_SHIFT;
444         }
445
446         /* Make sure the rtree has enough levels */
447         for (i = zone->levels; i < levels_needed; i++) {
448                 node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
449                                         &zone->nodes);
450                 if (!node)
451                         return -ENOMEM;
452
453                 node->data[0] = (unsigned long)zone->rtree;
454                 zone->rtree = node;
455                 zone->levels += 1;
456         }
457
458         /* Allocate new block */
459         block = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca, &zone->leaves);
460         if (!block)
461                 return -ENOMEM;
462
463         /* Now walk the rtree to insert the block */
464         node = zone->rtree;
465         dst = &zone->rtree;
466         block_nr = zone->blocks;
467         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
468                 int index;
469
470                 if (!node) {
471                         node = alloc_rtree_node(gfp_mask, safe_needed, ca,
472                                                 &zone->nodes);
473                         if (!node)
474                                 return -ENOMEM;
475                         *dst = node;
476                 }
477
478                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
479                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
480                 dst = (struct rtree_node **)&((*dst)->data[index]);
481                 node = *dst;
482         }
483
484         zone->blocks += 1;
485         *dst = block;
486
487         return 0;
488 }
489
490 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
491                                int clear_nosave_free);
492
493 /**
494  * create_zone_bm_rtree - Create a radix tree for one zone.
495  *
496  * Allocated the mem_zone_bm_rtree structure and initializes it.
497  * This function also allocated and builds the radix tree for the
498  * zone.
499  */
500 static struct mem_zone_bm_rtree *create_zone_bm_rtree(gfp_t gfp_mask,
501                                                       int safe_needed,
502                                                       struct chain_allocator *ca,
503                                                       unsigned long start,
504                                                       unsigned long end)
505 {
506         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
507         unsigned int i, nr_blocks;
508         unsigned long pages;
509
510         pages = end - start;
511         zone  = chain_alloc(ca, sizeof(struct mem_zone_bm_rtree));
512         if (!zone)
513                 return NULL;
514
515         INIT_LIST_HEAD(&zone->nodes);
516         INIT_LIST_HEAD(&zone->leaves);
517         zone->start_pfn = start;
518         zone->end_pfn = end;
519         nr_blocks = DIV_ROUND_UP(pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
520
521         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
522                 if (add_rtree_block(zone, gfp_mask, safe_needed, ca)) {
523                         free_zone_bm_rtree(zone, PG_UNSAFE_CLEAR);
524                         return NULL;
525                 }
526         }
527
528         return zone;
529 }
530
531 /**
532  * free_zone_bm_rtree - Free the memory of the radix tree.
533  *
534  * Free all node pages of the radix tree. The mem_zone_bm_rtree
535  * structure itself is not freed here nor are the rtree_node
536  * structs.
537  */
538 static void free_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone,
539                                int clear_nosave_free)
540 {
541         struct rtree_node *node;
542
543         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
544                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
545
546         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
547                 free_image_page(node->data, clear_nosave_free);
548 }
549
550 static void memory_bm_position_reset(struct memory_bitmap *bm)
551 {
552         bm->cur.zone = list_entry(bm->zones.next, struct mem_zone_bm_rtree,
553                                   list);
554         bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
555                                   struct rtree_node, list);
556         bm->cur.node_pfn = 0;
557         bm->cur.node_bit = 0;
558 }
559
560 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free);
561
562 struct mem_extent {
563         struct list_head hook;
564         unsigned long start;
565         unsigned long end;
566 };
567
568 /**
569  * free_mem_extents - Free a list of memory extents.
570  * @list: List of extents to free.
571  */
572 static void free_mem_extents(struct list_head *list)
573 {
574         struct mem_extent *ext, *aux;
575
576         list_for_each_entry_safe(ext, aux, list, hook) {
577                 list_del(&ext->hook);
578                 kfree(ext);
579         }
580 }
581
582 /**
583  * create_mem_extents - Create a list of memory extents.
584  * @list: List to put the extents into.
585  * @gfp_mask: Mask to use for memory allocations.
586  *
587  * The extents represent contiguous ranges of PFNs.
588  */
589 static int create_mem_extents(struct list_head *list, gfp_t gfp_mask)
590 {
591         struct zone *zone;
592
593         INIT_LIST_HEAD(list);
594
595         for_each_populated_zone(zone) {
596                 unsigned long zone_start, zone_end;
597                 struct mem_extent *ext, *cur, *aux;
598
599                 zone_start = zone->zone_start_pfn;
600                 zone_end = zone_end_pfn(zone);
601
602                 list_for_each_entry(ext, list, hook)
603                         if (zone_start <= ext->end)
604                                 break;
605
606                 if (&ext->hook == list || zone_end < ext->start) {
607                         /* New extent is necessary */
608                         struct mem_extent *new_ext;
609
610                         new_ext = kzalloc(sizeof(struct mem_extent), gfp_mask);
611                         if (!new_ext) {
612                                 free_mem_extents(list);
613                                 return -ENOMEM;
614                         }
615                         new_ext->start = zone_start;
616                         new_ext->end = zone_end;
617                         list_add_tail(&new_ext->hook, &ext->hook);
618                         continue;
619                 }
620
621                 /* Merge this zone's range of PFNs with the existing one */
622                 if (zone_start < ext->start)
623                         ext->start = zone_start;
624                 if (zone_end > ext->end)
625                         ext->end = zone_end;
626
627                 /* More merging may be possible */
628                 cur = ext;
629                 list_for_each_entry_safe_continue(cur, aux, list, hook) {
630                         if (zone_end < cur->start)
631                                 break;
632                         if (zone_end < cur->end)
633                                 ext->end = cur->end;
634                         list_del(&cur->hook);
635                         kfree(cur);
636                 }
637         }
638
639         return 0;
640 }
641
642 /**
643  * memory_bm_create - Allocate memory for a memory bitmap.
644  */
645 static int memory_bm_create(struct memory_bitmap *bm, gfp_t gfp_mask,
646                             int safe_needed)
647 {
648         struct chain_allocator ca;
649         struct list_head mem_extents;
650         struct mem_extent *ext;
651         int error;
652
653         chain_init(&ca, gfp_mask, safe_needed);
654         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
655
656         error = create_mem_extents(&mem_extents, gfp_mask);
657         if (error)
658                 return error;
659
660         list_for_each_entry(ext, &mem_extents, hook) {
661                 struct mem_zone_bm_rtree *zone;
662
663                 zone = create_zone_bm_rtree(gfp_mask, safe_needed, &ca,
664                                             ext->start, ext->end);
665                 if (!zone) {
666                         error = -ENOMEM;
667                         goto Error;
668                 }
669                 list_add_tail(&zone->list, &bm->zones);
670         }
671
672         bm->p_list = ca.chain;
673         memory_bm_position_reset(bm);
674  Exit:
675         free_mem_extents(&mem_extents);
676         return error;
677
678  Error:
679         bm->p_list = ca.chain;
680         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
681         goto Exit;
682 }
683
684 /**
685  * memory_bm_free - Free memory occupied by the memory bitmap.
686  * @bm: Memory bitmap.
687  */
688 static void memory_bm_free(struct memory_bitmap *bm, int clear_nosave_free)
689 {
690         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
691
692         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
693                 free_zone_bm_rtree(zone, clear_nosave_free);
694
695         free_list_of_pages(bm->p_list, clear_nosave_free);
696
697         INIT_LIST_HEAD(&bm->zones);
698 }
699
700 /**
701  * memory_bm_find_bit - Find the bit for a given PFN in a memory bitmap.
702  *
703  * Find the bit in memory bitmap @bm that corresponds to the given PFN.
704  * The cur.zone, cur.block and cur.node_pfn members of @bm are updated.
705  *
706  * Walk the radix tree to find the page containing the bit that represents @pfn
707  * and return the position of the bit in @addr and @bit_nr.
708  */
709 static int memory_bm_find_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn,
710                               void **addr, unsigned int *bit_nr)
711 {
712         struct mem_zone_bm_rtree *curr, *zone;
713         struct rtree_node *node;
714         int i, block_nr;
715
716         zone = bm->cur.zone;
717
718         if (pfn >= zone->start_pfn && pfn < zone->end_pfn)
719                 goto zone_found;
720
721         zone = NULL;
722
723         /* Find the right zone */
724         list_for_each_entry(curr, &bm->zones, list) {
725                 if (pfn >= curr->start_pfn && pfn < curr->end_pfn) {
726                         zone = curr;
727                         break;
728                 }
729         }
730
731         if (!zone)
732                 return -EFAULT;
733
734 zone_found:
735         /*
736          * We have found the zone. Now walk the radix tree to find the leaf node
737          * for our PFN.
738          */
739         node = bm->cur.node;
740         if (((pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK) == bm->cur.node_pfn)
741                 goto node_found;
742
743         node      = zone->rtree;
744         block_nr  = (pfn - zone->start_pfn) >> BM_BLOCK_SHIFT;
745
746         for (i = zone->levels; i > 0; i--) {
747                 int index;
748
749                 index = block_nr >> ((i - 1) * BM_RTREE_LEVEL_SHIFT);
750                 index &= BM_RTREE_LEVEL_MASK;
751                 BUG_ON(node->data[index] == 0);
752                 node = (struct rtree_node *)node->data[index];
753         }
754
755 node_found:
756         /* Update last position */
757         bm->cur.zone = zone;
758         bm->cur.node = node;
759         bm->cur.node_pfn = (pfn - zone->start_pfn) & ~BM_BLOCK_MASK;
760
761         /* Set return values */
762         *addr = node->data;
763         *bit_nr = (pfn - zone->start_pfn) & BM_BLOCK_MASK;
764
765         return 0;
766 }
767
768 static void memory_bm_set_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
769 {
770         void *addr;
771         unsigned int bit;
772         int error;
773
774         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
775         BUG_ON(error);
776         set_bit(bit, addr);
777 }
778
779 static int mem_bm_set_bit_check(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
780 {
781         void *addr;
782         unsigned int bit;
783         int error;
784
785         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
786         if (!error)
787                 set_bit(bit, addr);
788
789         return error;
790 }
791
792 static void memory_bm_clear_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
793 {
794         void *addr;
795         unsigned int bit;
796         int error;
797
798         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
799         BUG_ON(error);
800         clear_bit(bit, addr);
801 }
802
803 static void memory_bm_clear_current(struct memory_bitmap *bm)
804 {
805         int bit;
806
807         bit = max(bm->cur.node_bit - 1, 0);
808         clear_bit(bit, bm->cur.node->data);
809 }
810
811 static int memory_bm_test_bit(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
812 {
813         void *addr;
814         unsigned int bit;
815         int error;
816
817         error = memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
818         BUG_ON(error);
819         return test_bit(bit, addr);
820 }
821
822 static bool memory_bm_pfn_present(struct memory_bitmap *bm, unsigned long pfn)
823 {
824         void *addr;
825         unsigned int bit;
826
827         return !memory_bm_find_bit(bm, pfn, &addr, &bit);
828 }
829
830 /*
831  * rtree_next_node - Jump to the next leaf node.
832  *
833  * Set the position to the beginning of the next node in the
834  * memory bitmap. This is either the next node in the current
835  * zone's radix tree or the first node in the radix tree of the
836  * next zone.
837  *
838  * Return true if there is a next node, false otherwise.
839  */
840 static bool rtree_next_node(struct memory_bitmap *bm)
841 {
842         if (!list_is_last(&bm->cur.node->list, &bm->cur.zone->leaves)) {
843                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.node->list.next,
844                                           struct rtree_node, list);
845                 bm->cur.node_pfn += BM_BITS_PER_BLOCK;
846                 bm->cur.node_bit  = 0;
847                 touch_softlockup_watchdog();
848                 return true;
849         }
850
851         /* No more nodes, goto next zone */
852         if (!list_is_last(&bm->cur.zone->list, &bm->zones)) {
853                 bm->cur.zone = list_entry(bm->cur.zone->list.next,
854                                   struct mem_zone_bm_rtree, list);
855                 bm->cur.node = list_entry(bm->cur.zone->leaves.next,
856                                           struct rtree_node, list);
857                 bm->cur.node_pfn = 0;
858                 bm->cur.node_bit = 0;
859                 return true;
860         }
861
862         /* No more zones */
863         return false;
864 }
865
866 /**
867  * memory_bm_rtree_next_pfn - Find the next set bit in a memory bitmap.
868  * @bm: Memory bitmap.
869  *
870  * Starting from the last returned position this function searches for the next
871  * set bit in @bm and returns the PFN represented by it.  If no more bits are
872  * set, BM_END_OF_MAP is returned.
873  *
874  * It is required to run memory_bm_position_reset() before the first call to
875  * this function for the given memory bitmap.
876  */
877 static unsigned long memory_bm_next_pfn(struct memory_bitmap *bm)
878 {
879         unsigned long bits, pfn, pages;
880         int bit;
881
882         do {
883                 pages     = bm->cur.zone->end_pfn - bm->cur.zone->start_pfn;
884                 bits      = min(pages - bm->cur.node_pfn, BM_BITS_PER_BLOCK);
885                 bit       = find_next_bit(bm->cur.node->data, bits,
886                                           bm->cur.node_bit);
887                 if (bit < bits) {
888                         pfn = bm->cur.zone->start_pfn + bm->cur.node_pfn + bit;
889                         bm->cur.node_bit = bit + 1;
890                         return pfn;
891                 }
892         } while (rtree_next_node(bm));
893
894         return BM_END_OF_MAP;
895 }
896
897 /*
898  * This structure represents a range of page frames the contents of which
899  * should not be saved during hibernation.
900  */
901 struct nosave_region {
902         struct list_head list;
903         unsigned long start_pfn;
904         unsigned long end_pfn;
905 };
906
907 static LIST_HEAD(nosave_regions);
908
909 static void recycle_zone_bm_rtree(struct mem_zone_bm_rtree *zone)
910 {
911         struct rtree_node *node;
912
913         list_for_each_entry(node, &zone->nodes, list)
914                 recycle_safe_page(node->data);
915
916         list_for_each_entry(node, &zone->leaves, list)
917                 recycle_safe_page(node->data);
918 }
919
920 static void memory_bm_recycle(struct memory_bitmap *bm)
921 {
922         struct mem_zone_bm_rtree *zone;
923         struct linked_page *p_list;
924
925         list_for_each_entry(zone, &bm->zones, list)
926                 recycle_zone_bm_rtree(zone);
927
928         p_list = bm->p_list;
929         while (p_list) {
930                 struct linked_page *lp = p_list;
931
932                 p_list = lp->next;
933                 recycle_safe_page(lp);
934         }
935 }
936
937 /**
938  * register_nosave_region - Register a region of unsaveable memory.
939  *
940  * Register a range of page frames the contents of which should not be saved
941  * during hibernation (to be used in the early initialization code).
942  */
943 void __init __register_nosave_region(unsigned long start_pfn,
944                                      unsigned long end_pfn, int use_kmalloc)
945 {
946         struct nosave_region *region;
947
948         if (start_pfn >= end_pfn)
949                 return;
950
951         if (!list_empty(&nosave_regions)) {
952                 /* Try to extend the previous region (they should be sorted) */
953                 region = list_entry(nosave_regions.prev,
954                                         struct nosave_region, list);
955                 if (region->end_pfn == start_pfn) {
956                         region->end_pfn = end_pfn;
957                         goto Report;
958                 }
959         }
960         if (use_kmalloc) {
961                 /* During init, this shouldn't fail */
962                 region = kmalloc(sizeof(struct nosave_region), GFP_KERNEL);
963                 BUG_ON(!region);
964         } else {
965                 /* This allocation cannot fail */
966                 region = memblock_alloc(sizeof(struct nosave_region),
967                                         SMP_CACHE_BYTES);
968                 if (!region)
969                         panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
970                               sizeof(struct nosave_region));
971         }
972         region->start_pfn = start_pfn;
973         region->end_pfn = end_pfn;
974         list_add_tail(&region->list, &nosave_regions);
975  Report:
976         pr_info("Registered nosave memory: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
977                 (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
978                 ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
979 }
980
981 /*
982  * Set bits in this map correspond to the page frames the contents of which
983  * should not be saved during the suspend.
984  */
985 static struct memory_bitmap *forbidden_pages_map;
986
987 /* Set bits in this map correspond to free page frames. */
988 static struct memory_bitmap *free_pages_map;
989
990 /*
991  * Each page frame allocated for creating the image is marked by setting the
992  * corresponding bits in forbidden_pages_map and free_pages_map simultaneously
993  */
994
995 void swsusp_set_page_free(struct page *page)
996 {
997         if (free_pages_map)
998                 memory_bm_set_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
999 }
1000
1001 static int swsusp_page_is_free(struct page *page)
1002 {
1003         return free_pages_map ?
1004                 memory_bm_test_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1005 }
1006
1007 void swsusp_unset_page_free(struct page *page)
1008 {
1009         if (free_pages_map)
1010                 memory_bm_clear_bit(free_pages_map, page_to_pfn(page));
1011 }
1012
1013 static void swsusp_set_page_forbidden(struct page *page)
1014 {
1015         if (forbidden_pages_map)
1016                 memory_bm_set_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1017 }
1018
1019 int swsusp_page_is_forbidden(struct page *page)
1020 {
1021         return forbidden_pages_map ?
1022                 memory_bm_test_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page)) : 0;
1023 }
1024
1025 static void swsusp_unset_page_forbidden(struct page *page)
1026 {
1027         if (forbidden_pages_map)
1028                 memory_bm_clear_bit(forbidden_pages_map, page_to_pfn(page));
1029 }
1030
1031 /**
1032  * mark_nosave_pages - Mark pages that should not be saved.
1033  * @bm: Memory bitmap.
1034  *
1035  * Set the bits in @bm that correspond to the page frames the contents of which
1036  * should not be saved.
1037  */
1038 static void mark_nosave_pages(struct memory_bitmap *bm)
1039 {
1040         struct nosave_region *region;
1041
1042         if (list_empty(&nosave_regions))
1043                 return;
1044
1045         list_for_each_entry(region, &nosave_regions, list) {
1046                 unsigned long pfn;
1047
1048                 pr_debug("Marking nosave pages: [mem %#010llx-%#010llx]\n",
1049                          (unsigned long long) region->start_pfn << PAGE_SHIFT,
1050                          ((unsigned long long) region->end_pfn << PAGE_SHIFT)
1051                                 - 1);
1052
1053                 for (pfn = region->start_pfn; pfn < region->end_pfn; pfn++)
1054                         if (pfn_valid(pfn)) {
1055                                 /*
1056                                  * It is safe to ignore the result of
1057                                  * mem_bm_set_bit_check() here, since we won't
1058                                  * touch the PFNs for which the error is
1059                                  * returned anyway.
1060                                  */
1061                                 mem_bm_set_bit_check(bm, pfn);
1062                         }
1063         }
1064 }
1065
1066 /**
1067  * create_basic_memory_bitmaps - Create bitmaps to hold basic page information.
1068  *
1069  * Create bitmaps needed for marking page frames that should not be saved and
1070  * free page frames.  The forbidden_pages_map and free_pages_map pointers are
1071  * only modified if everything goes well, because we don't want the bits to be
1072  * touched before both bitmaps are set up.
1073  */
1074 int create_basic_memory_bitmaps(void)
1075 {
1076         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1077         int error = 0;
1078
1079         if (forbidden_pages_map && free_pages_map)
1080                 return 0;
1081         else
1082                 BUG_ON(forbidden_pages_map || free_pages_map);
1083
1084         bm1 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1085         if (!bm1)
1086                 return -ENOMEM;
1087
1088         error = memory_bm_create(bm1, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1089         if (error)
1090                 goto Free_first_object;
1091
1092         bm2 = kzalloc(sizeof(struct memory_bitmap), GFP_KERNEL);
1093         if (!bm2)
1094                 goto Free_first_bitmap;
1095
1096         error = memory_bm_create(bm2, GFP_KERNEL, PG_ANY);
1097         if (error)
1098                 goto Free_second_object;
1099
1100         forbidden_pages_map = bm1;
1101         free_pages_map = bm2;
1102         mark_nosave_pages(forbidden_pages_map);
1103
1104         pr_debug("Basic memory bitmaps created\n");
1105
1106         return 0;
1107
1108  Free_second_object:
1109         kfree(bm2);
1110  Free_first_bitmap:
1111         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1112  Free_first_object:
1113         kfree(bm1);
1114         return -ENOMEM;
1115 }
1116
1117 /**
1118  * free_basic_memory_bitmaps - Free memory bitmaps holding basic information.
1119  *
1120  * Free memory bitmaps allocated by create_basic_memory_bitmaps().  The
1121  * auxiliary pointers are necessary so that the bitmaps themselves are not
1122  * referred to while they are being freed.
1123  */
1124 void free_basic_memory_bitmaps(void)
1125 {
1126         struct memory_bitmap *bm1, *bm2;
1127
1128         if (WARN_ON(!(forbidden_pages_map && free_pages_map)))
1129                 return;
1130
1131         bm1 = forbidden_pages_map;
1132         bm2 = free_pages_map;
1133         forbidden_pages_map = NULL;
1134         free_pages_map = NULL;
1135         memory_bm_free(bm1, PG_UNSAFE_CLEAR);
1136         kfree(bm1);
1137         memory_bm_free(bm2, PG_UNSAFE_CLEAR);
1138         kfree(bm2);
1139
1140         pr_debug("Basic memory bitmaps freed\n");
1141 }
1142
1143 void clear_free_pages(void)
1144 {
1145 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO
1146         struct memory_bitmap *bm = free_pages_map;
1147         unsigned long pfn;
1148
1149         if (WARN_ON(!(free_pages_map)))
1150                 return;
1151
1152         memory_bm_position_reset(bm);
1153         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1154         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
1155                 if (pfn_valid(pfn))
1156                         clear_highpage(pfn_to_page(pfn));
1157
1158                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
1159         }
1160         memory_bm_position_reset(bm);
1161         pr_info("free pages cleared after restore\n");
1162 #endif /* PAGE_POISONING_ZERO */
1163 }
1164
1165 /**
1166  * snapshot_additional_pages - Estimate the number of extra pages needed.
1167  * @zone: Memory zone to carry out the computation for.
1168  *
1169  * Estimate the number of additional pages needed for setting up a hibernation
1170  * image data structures for @zone (usually, the returned value is greater than
1171  * the exact number).
1172  */
1173 unsigned int snapshot_additional_pages(struct zone *zone)
1174 {
1175         unsigned int rtree, nodes;
1176
1177         rtree = nodes = DIV_ROUND_UP(zone->spanned_pages, BM_BITS_PER_BLOCK);
1178         rtree += DIV_ROUND_UP(rtree * sizeof(struct rtree_node),
1179                               LINKED_PAGE_DATA_SIZE);
1180         while (nodes > 1) {
1181                 nodes = DIV_ROUND_UP(nodes, BM_ENTRIES_PER_LEVEL);
1182                 rtree += nodes;
1183         }
1184
1185         return 2 * rtree;
1186 }
1187
1188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1189 /**
1190  * count_free_highmem_pages - Compute the total number of free highmem pages.
1191  *
1192  * The returned number is system-wide.
1193  */
1194 static unsigned int count_free_highmem_pages(void)
1195 {
1196         struct zone *zone;
1197         unsigned int cnt = 0;
1198
1199         for_each_populated_zone(zone)
1200                 if (is_highmem(zone))
1201                         cnt += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1202
1203         return cnt;
1204 }
1205
1206 /**
1207  * saveable_highmem_page - Check if a highmem page is saveable.
1208  *
1209  * Determine whether a highmem page should be included in a hibernation image.
1210  *
1211  * We should save the page if it isn't Nosave or NosaveFree, or Reserved,
1212  * and it isn't part of a free chunk of pages.
1213  */
1214 static struct page *saveable_highmem_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1215 {
1216         struct page *page;
1217
1218         if (!pfn_valid(pfn))
1219                 return NULL;
1220
1221         page = pfn_to_online_page(pfn);
1222         if (!page || page_zone(page) != zone)
1223                 return NULL;
1224
1225         BUG_ON(!PageHighMem(page));
1226
1227         if (swsusp_page_is_forbidden(page) ||  swsusp_page_is_free(page))
1228                 return NULL;
1229
1230         if (PageReserved(page) || PageOffline(page))
1231                 return NULL;
1232
1233         if (page_is_guard(page))
1234                 return NULL;
1235
1236         return page;
1237 }
1238
1239 /**
1240  * count_highmem_pages - Compute the total number of saveable highmem pages.
1241  */
1242 static unsigned int count_highmem_pages(void)
1243 {
1244         struct zone *zone;
1245         unsigned int n = 0;
1246
1247         for_each_populated_zone(zone) {
1248                 unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1249
1250                 if (!is_highmem(zone))
1251                         continue;
1252
1253                 mark_free_pages(zone);
1254                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1255                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1256                         if (saveable_highmem_page(zone, pfn))
1257                                 n++;
1258         }
1259         return n;
1260 }
1261 #else
1262 static inline void *saveable_highmem_page(struct zone *z, unsigned long p)
1263 {
1264         return NULL;
1265 }
1266 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1267
1268 /**
1269  * saveable_page - Check if the given page is saveable.
1270  *
1271  * Determine whether a non-highmem page should be included in a hibernation
1272  * image.
1273  *
1274  * We should save the page if it isn't Nosave, and is not in the range
1275  * of pages statically defined as 'unsaveable', and it isn't part of
1276  * a free chunk of pages.
1277  */
1278 static struct page *saveable_page(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1279 {
1280         struct page *page;
1281
1282         if (!pfn_valid(pfn))
1283                 return NULL;
1284
1285         page = pfn_to_online_page(pfn);
1286         if (!page || page_zone(page) != zone)
1287                 return NULL;
1288
1289         BUG_ON(PageHighMem(page));
1290
1291         if (swsusp_page_is_forbidden(page) || swsusp_page_is_free(page))
1292                 return NULL;
1293
1294         if (PageOffline(page))
1295                 return NULL;
1296
1297         if (PageReserved(page)
1298             && (!kernel_page_present(page) || pfn_is_nosave(pfn)))
1299                 return NULL;
1300
1301         if (page_is_guard(page))
1302                 return NULL;
1303
1304         return page;
1305 }
1306
1307 /**
1308  * count_data_pages - Compute the total number of saveable non-highmem pages.
1309  */
1310 static unsigned int count_data_pages(void)
1311 {
1312         struct zone *zone;
1313         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1314         unsigned int n = 0;
1315
1316         for_each_populated_zone(zone) {
1317                 if (is_highmem(zone))
1318                         continue;
1319
1320                 mark_free_pages(zone);
1321                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1322                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1323                         if (saveable_page(zone, pfn))
1324                                 n++;
1325         }
1326         return n;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * This is needed, because copy_page and memcpy are not usable for copying
1331  * task structs.
1332  */
1333 static inline void do_copy_page(long *dst, long *src)
1334 {
1335         int n;
1336
1337         for (n = PAGE_SIZE / sizeof(long); n; n--)
1338                 *dst++ = *src++;
1339 }
1340
1341 /**
1342  * safe_copy_page - Copy a page in a safe way.
1343  *
1344  * Check if the page we are going to copy is marked as present in the kernel
1345  * page tables (this always is the case if CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is not set
1346  * and in that case kernel_page_present() always returns 'true').
1347  */
1348 static void safe_copy_page(void *dst, struct page *s_page)
1349 {
1350         if (kernel_page_present(s_page)) {
1351                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1352         } else {
1353                 kernel_map_pages(s_page, 1, 1);
1354                 do_copy_page(dst, page_address(s_page));
1355                 kernel_map_pages(s_page, 1, 0);
1356         }
1357 }
1358
1359 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1360 static inline struct page *page_is_saveable(struct zone *zone, unsigned long pfn)
1361 {
1362         return is_highmem(zone) ?
1363                 saveable_highmem_page(zone, pfn) : saveable_page(zone, pfn);
1364 }
1365
1366 static void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1367 {
1368         struct page *s_page, *d_page;
1369         void *src, *dst;
1370
1371         s_page = pfn_to_page(src_pfn);
1372         d_page = pfn_to_page(dst_pfn);
1373         if (PageHighMem(s_page)) {
1374                 src = kmap_atomic(s_page);
1375                 dst = kmap_atomic(d_page);
1376                 do_copy_page(dst, src);
1377                 kunmap_atomic(dst);
1378                 kunmap_atomic(src);
1379         } else {
1380                 if (PageHighMem(d_page)) {
1381                         /*
1382                          * The page pointed to by src may contain some kernel
1383                          * data modified by kmap_atomic()
1384                          */
1385                         safe_copy_page(buffer, s_page);
1386                         dst = kmap_atomic(d_page);
1387                         copy_page(dst, buffer);
1388                         kunmap_atomic(dst);
1389                 } else {
1390                         safe_copy_page(page_address(d_page), s_page);
1391                 }
1392         }
1393 }
1394 #else
1395 #define page_is_saveable(zone, pfn)     saveable_page(zone, pfn)
1396
1397 static inline void copy_data_page(unsigned long dst_pfn, unsigned long src_pfn)
1398 {
1399         safe_copy_page(page_address(pfn_to_page(dst_pfn)),
1400                                 pfn_to_page(src_pfn));
1401 }
1402 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1403
1404 static void copy_data_pages(struct memory_bitmap *copy_bm,
1405                             struct memory_bitmap *orig_bm)
1406 {
1407         struct zone *zone;
1408         unsigned long pfn;
1409
1410         for_each_populated_zone(zone) {
1411                 unsigned long max_zone_pfn;
1412
1413                 mark_free_pages(zone);
1414                 max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1415                 for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1416                         if (page_is_saveable(zone, pfn))
1417                                 memory_bm_set_bit(orig_bm, pfn);
1418         }
1419         memory_bm_position_reset(orig_bm);
1420         memory_bm_position_reset(copy_bm);
1421         for(;;) {
1422                 pfn = memory_bm_next_pfn(orig_bm);
1423                 if (unlikely(pfn == BM_END_OF_MAP))
1424                         break;
1425                 copy_data_page(memory_bm_next_pfn(copy_bm), pfn);
1426         }
1427 }
1428
1429 /* Total number of image pages */
1430 static unsigned int nr_copy_pages;
1431 /* Number of pages needed for saving the original pfns of the image pages */
1432 static unsigned int nr_meta_pages;
1433 /*
1434  * Numbers of normal and highmem page frames allocated for hibernation image
1435  * before suspending devices.
1436  */
1437 static unsigned int alloc_normal, alloc_highmem;
1438 /*
1439  * Memory bitmap used for marking saveable pages (during hibernation) or
1440  * hibernation image pages (during restore)
1441  */
1442 static struct memory_bitmap orig_bm;
1443 /*
1444  * Memory bitmap used during hibernation for marking allocated page frames that
1445  * will contain copies of saveable pages.  During restore it is initially used
1446  * for marking hibernation image pages, but then the set bits from it are
1447  * duplicated in @orig_bm and it is released.  On highmem systems it is next
1448  * used for marking "safe" highmem pages, but it has to be reinitialized for
1449  * this purpose.
1450  */
1451 static struct memory_bitmap copy_bm;
1452
1453 /**
1454  * swsusp_free - Free pages allocated for hibernation image.
1455  *
1456  * Image pages are alocated before snapshot creation, so they need to be
1457  * released after resume.
1458  */
1459 void swsusp_free(void)
1460 {
1461         unsigned long fb_pfn, fr_pfn;
1462
1463         if (!forbidden_pages_map || !free_pages_map)
1464                 goto out;
1465
1466         memory_bm_position_reset(forbidden_pages_map);
1467         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
1468
1469 loop:
1470         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1471         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1472
1473         /*
1474          * Find the next bit set in both bitmaps. This is guaranteed to
1475          * terminate when fb_pfn == fr_pfn == BM_END_OF_MAP.
1476          */
1477         do {
1478                 if (fb_pfn < fr_pfn)
1479                         fb_pfn = memory_bm_next_pfn(forbidden_pages_map);
1480                 if (fr_pfn < fb_pfn)
1481                         fr_pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
1482         } while (fb_pfn != fr_pfn);
1483
1484         if (fr_pfn != BM_END_OF_MAP && pfn_valid(fr_pfn)) {
1485                 struct page *page = pfn_to_page(fr_pfn);
1486
1487                 memory_bm_clear_current(forbidden_pages_map);
1488                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
1489                 hibernate_restore_unprotect_page(page_address(page));
1490                 __free_page(page);
1491                 goto loop;
1492         }
1493
1494 out:
1495         nr_copy_pages = 0;
1496         nr_meta_pages = 0;
1497         restore_pblist = NULL;
1498         buffer = NULL;
1499         alloc_normal = 0;
1500         alloc_highmem = 0;
1501         hibernate_restore_protection_end();
1502 }
1503
1504 /* Helper functions used for the shrinking of memory. */
1505
1506 #define GFP_IMAGE       (GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN)
1507
1508 /**
1509  * preallocate_image_pages - Allocate a number of pages for hibernation image.
1510  * @nr_pages: Number of page frames to allocate.
1511  * @mask: GFP flags to use for the allocation.
1512  *
1513  * Return value: Number of page frames actually allocated
1514  */
1515 static unsigned long preallocate_image_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t mask)
1516 {
1517         unsigned long nr_alloc = 0;
1518
1519         while (nr_pages > 0) {
1520                 struct page *page;
1521
1522                 page = alloc_image_page(mask);
1523                 if (!page)
1524                         break;
1525                 memory_bm_set_bit(&copy_bm, page_to_pfn(page));
1526                 if (PageHighMem(page))
1527                         alloc_highmem++;
1528                 else
1529                         alloc_normal++;
1530                 nr_pages--;
1531                 nr_alloc++;
1532         }
1533
1534         return nr_alloc;
1535 }
1536
1537 static unsigned long preallocate_image_memory(unsigned long nr_pages,
1538                                               unsigned long avail_normal)
1539 {
1540         unsigned long alloc;
1541
1542         if (avail_normal <= alloc_normal)
1543                 return 0;
1544
1545         alloc = avail_normal - alloc_normal;
1546         if (nr_pages < alloc)
1547                 alloc = nr_pages;
1548
1549         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE);
1550 }
1551
1552 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1553 static unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1554 {
1555         return preallocate_image_pages(nr_pages, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1556 }
1557
1558 /**
1559  *  __fraction - Compute (an approximation of) x * (multiplier / base).
1560  */
1561 static unsigned long __fraction(u64 x, u64 multiplier, u64 base)
1562 {
1563         x *= multiplier;
1564         do_div(x, base);
1565         return (unsigned long)x;
1566 }
1567
1568 static unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1569                                                   unsigned long highmem,
1570                                                   unsigned long total)
1571 {
1572         unsigned long alloc = __fraction(nr_pages, highmem, total);
1573
1574         return preallocate_image_pages(alloc, GFP_IMAGE | __GFP_HIGHMEM);
1575 }
1576 #else /* CONFIG_HIGHMEM */
1577 static inline unsigned long preallocate_image_highmem(unsigned long nr_pages)
1578 {
1579         return 0;
1580 }
1581
1582 static inline unsigned long preallocate_highmem_fraction(unsigned long nr_pages,
1583                                                          unsigned long highmem,
1584                                                          unsigned long total)
1585 {
1586         return 0;
1587 }
1588 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1589
1590 /**
1591  * free_unnecessary_pages - Release preallocated pages not needed for the image.
1592  */
1593 static unsigned long free_unnecessary_pages(void)
1594 {
1595         unsigned long save, to_free_normal, to_free_highmem, free;
1596
1597         save = count_data_pages();
1598         if (alloc_normal >= save) {
1599                 to_free_normal = alloc_normal - save;
1600                 save = 0;
1601         } else {
1602                 to_free_normal = 0;
1603                 save -= alloc_normal;
1604         }
1605         save += count_highmem_pages();
1606         if (alloc_highmem >= save) {
1607                 to_free_highmem = alloc_highmem - save;
1608         } else {
1609                 to_free_highmem = 0;
1610                 save -= alloc_highmem;
1611                 if (to_free_normal > save)
1612                         to_free_normal -= save;
1613                 else
1614                         to_free_normal = 0;
1615         }
1616         free = to_free_normal + to_free_highmem;
1617
1618         memory_bm_position_reset(&copy_bm);
1619
1620         while (to_free_normal > 0 || to_free_highmem > 0) {
1621                 unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(&copy_bm);
1622                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1623
1624                 if (PageHighMem(page)) {
1625                         if (!to_free_highmem)
1626                                 continue;
1627                         to_free_highmem--;
1628                         alloc_highmem--;
1629                 } else {
1630                         if (!to_free_normal)
1631                                 continue;
1632                         to_free_normal--;
1633                         alloc_normal--;
1634                 }
1635                 memory_bm_clear_bit(&copy_bm, pfn);
1636                 swsusp_unset_page_forbidden(page);
1637                 swsusp_unset_page_free(page);
1638                 __free_page(page);
1639         }
1640
1641         return free;
1642 }
1643
1644 /**
1645  * minimum_image_size - Estimate the minimum acceptable size of an image.
1646  * @saveable: Number of saveable pages in the system.
1647  *
1648  * We want to avoid attempting to free too much memory too hard, so estimate the
1649  * minimum acceptable size of a hibernation image to use as the lower limit for
1650  * preallocating memory.
1651  *
1652  * We assume that the minimum image size should be proportional to
1653  *
1654  * [number of saveable pages] - [number of pages that can be freed in theory]
1655  *
1656  * where the second term is the sum of (1) reclaimable slab pages, (2) active
1657  * and (3) inactive anonymous pages, (4) active and (5) inactive file pages.
1658  */
1659 static unsigned long minimum_image_size(unsigned long saveable)
1660 {
1661         unsigned long size;
1662
1663         size = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE)
1664                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON)
1665                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON)
1666                 + global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE)
1667                 + global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
1668
1669         return saveable <= size ? 0 : saveable - size;
1670 }
1671
1672 /**
1673  * hibernate_preallocate_memory - Preallocate memory for hibernation image.
1674  *
1675  * To create a hibernation image it is necessary to make a copy of every page
1676  * frame in use.  We also need a number of page frames to be free during
1677  * hibernation for allocations made while saving the image and for device
1678  * drivers, in case they need to allocate memory from their hibernation
1679  * callbacks (these two numbers are given by PAGES_FOR_IO (which is a rough
1680  * estimate) and reserverd_size divided by PAGE_SIZE (which is tunable through
1681  * /sys/power/reserved_size, respectively).  To make this happen, we compute the
1682  * total number of available page frames and allocate at least
1683  *
1684  * ([page frames total] + PAGES_FOR_IO + [metadata pages]) / 2
1685  *  + 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE)
1686  *
1687  * of them, which corresponds to the maximum size of a hibernation image.
1688  *
1689  * If image_size is set below the number following from the above formula,
1690  * the preallocation of memory is continued until the total number of saveable
1691  * pages in the system is below the requested image size or the minimum
1692  * acceptable image size returned by minimum_image_size(), whichever is greater.
1693  */
1694 int hibernate_preallocate_memory(void)
1695 {
1696         struct zone *zone;
1697         unsigned long saveable, size, max_size, count, highmem, pages = 0;
1698         unsigned long alloc, save_highmem, pages_highmem, avail_normal;
1699         ktime_t start, stop;
1700         int error;
1701
1702         pr_info("Preallocating image memory... ");
1703         start = ktime_get();
1704
1705         error = memory_bm_create(&orig_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1706         if (error)
1707                 goto err_out;
1708
1709         error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_IMAGE, PG_ANY);
1710         if (error)
1711                 goto err_out;
1712
1713         alloc_normal = 0;
1714         alloc_highmem = 0;
1715
1716         /* Count the number of saveable data pages. */
1717         save_highmem = count_highmem_pages();
1718         saveable = count_data_pages();
1719
1720         /*
1721          * Compute the total number of page frames we can use (count) and the
1722          * number of pages needed for image metadata (size).
1723          */
1724         count = saveable;
1725         saveable += save_highmem;
1726         highmem = save_highmem;
1727         size = 0;
1728         for_each_populated_zone(zone) {
1729                 size += snapshot_additional_pages(zone);
1730                 if (is_highmem(zone))
1731                         highmem += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1732                 else
1733                         count += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1734         }
1735         avail_normal = count;
1736         count += highmem;
1737         count -= totalreserve_pages;
1738
1739         /* Add number of pages required for page keys (s390 only). */
1740         size += page_key_additional_pages(saveable);
1741
1742         /* Compute the maximum number of saveable pages to leave in memory. */
1743         max_size = (count - (size + PAGES_FOR_IO)) / 2
1744                         - 2 * DIV_ROUND_UP(reserved_size, PAGE_SIZE);
1745         /* Compute the desired number of image pages specified by image_size. */
1746         size = DIV_ROUND_UP(image_size, PAGE_SIZE);
1747         if (size > max_size)
1748                 size = max_size;
1749         /*
1750          * If the desired number of image pages is at least as large as the
1751          * current number of saveable pages in memory, allocate page frames for
1752          * the image and we're done.
1753          */
1754         if (size >= saveable) {
1755                 pages = preallocate_image_highmem(save_highmem);
1756                 pages += preallocate_image_memory(saveable - pages, avail_normal);
1757                 goto out;
1758         }
1759
1760         /* Estimate the minimum size of the image. */
1761         pages = minimum_image_size(saveable);
1762         /*
1763          * To avoid excessive pressure on the normal zone, leave room in it to
1764          * accommodate an image of the minimum size (unless it's already too
1765          * small, in which case don't preallocate pages from it at all).
1766          */
1767         if (avail_normal > pages)
1768                 avail_normal -= pages;
1769         else
1770                 avail_normal = 0;
1771         if (size < pages)
1772                 size = min_t(unsigned long, pages, max_size);
1773
1774         /*
1775          * Let the memory management subsystem know that we're going to need a
1776          * large number of page frames to allocate and make it free some memory.
1777          * NOTE: If this is not done, performance will be hurt badly in some
1778          * test cases.
1779          */
1780         shrink_all_memory(saveable - size);
1781
1782         /*
1783          * The number of saveable pages in memory was too high, so apply some
1784          * pressure to decrease it.  First, make room for the largest possible
1785          * image and fail if that doesn't work.  Next, try to decrease the size
1786          * of the image as much as indicated by 'size' using allocations from
1787          * highmem and non-highmem zones separately.
1788          */
1789         pages_highmem = preallocate_image_highmem(highmem / 2);
1790         alloc = count - max_size;
1791         if (alloc > pages_highmem)
1792                 alloc -= pages_highmem;
1793         else
1794                 alloc = 0;
1795         pages = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1796         if (pages < alloc) {
1797                 /* We have exhausted non-highmem pages, try highmem. */
1798                 alloc -= pages;
1799                 pages += pages_highmem;
1800                 pages_highmem = preallocate_image_highmem(alloc);
1801                 if (pages_highmem < alloc)
1802                         goto err_out;
1803                 pages += pages_highmem;
1804                 /*
1805                  * size is the desired number of saveable pages to leave in
1806                  * memory, so try to preallocate (all memory - size) pages.
1807                  */
1808                 alloc = (count - pages) - size;
1809                 pages += preallocate_image_highmem(alloc);
1810         } else {
1811                 /*
1812                  * There are approximately max_size saveable pages at this point
1813                  * and we want to reduce this number down to size.
1814                  */
1815                 alloc = max_size - size;
1816                 size = preallocate_highmem_fraction(alloc, highmem, count);
1817                 pages_highmem += size;
1818                 alloc -= size;
1819                 size = preallocate_image_memory(alloc, avail_normal);
1820                 pages_highmem += preallocate_image_highmem(alloc - size);
1821                 pages += pages_highmem + size;
1822         }
1823
1824         /*
1825          * We only need as many page frames for the image as there are saveable
1826          * pages in memory, but we have allocated more.  Release the excessive
1827          * ones now.
1828          */
1829         pages -= free_unnecessary_pages();
1830
1831  out:
1832         stop = ktime_get();
1833         pr_cont("done (allocated %lu pages)\n", pages);
1834         swsusp_show_speed(start, stop, pages, "Allocated");
1835
1836         return 0;
1837
1838  err_out:
1839         pr_cont("\n");
1840         swsusp_free();
1841         return -ENOMEM;
1842 }
1843
1844 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1845 /**
1846  * count_pages_for_highmem - Count non-highmem pages needed for copying highmem.
1847  *
1848  * Compute the number of non-highmem pages that will be necessary for creating
1849  * copies of highmem pages.
1850  */
1851 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem)
1852 {
1853         unsigned int free_highmem = count_free_highmem_pages() + alloc_highmem;
1854
1855         if (free_highmem >= nr_highmem)
1856                 nr_highmem = 0;
1857         else
1858                 nr_highmem -= free_highmem;
1859
1860         return nr_highmem;
1861 }
1862 #else
1863 static unsigned int count_pages_for_highmem(unsigned int nr_highmem) { return 0; }
1864 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1865
1866 /**
1867  * enough_free_mem - Check if there is enough free memory for the image.
1868  */
1869 static int enough_free_mem(unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1870 {
1871         struct zone *zone;
1872         unsigned int free = alloc_normal;
1873
1874         for_each_populated_zone(zone)
1875                 if (!is_highmem(zone))
1876                         free += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
1877
1878         nr_pages += count_pages_for_highmem(nr_highmem);
1879         pr_debug("Normal pages needed: %u + %u, available pages: %u\n",
1880                  nr_pages, PAGES_FOR_IO, free);
1881
1882         return free > nr_pages + PAGES_FOR_IO;
1883 }
1884
1885 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1886 /**
1887  * get_highmem_buffer - Allocate a buffer for highmem pages.
1888  *
1889  * If there are some highmem pages in the hibernation image, we may need a
1890  * buffer to copy them and/or load their data.
1891  */
1892 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed)
1893 {
1894         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, safe_needed);
1895         return buffer ? 0 : -ENOMEM;
1896 }
1897
1898 /**
1899  * alloc_highmem_image_pages - Allocate some highmem pages for the image.
1900  *
1901  * Try to allocate as many pages as needed, but if the number of free highmem
1902  * pages is less than that, allocate them all.
1903  */
1904 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1905                                                unsigned int nr_highmem)
1906 {
1907         unsigned int to_alloc = count_free_highmem_pages();
1908
1909         if (to_alloc > nr_highmem)
1910                 to_alloc = nr_highmem;
1911
1912         nr_highmem -= to_alloc;
1913         while (to_alloc-- > 0) {
1914                 struct page *page;
1915
1916                 page = alloc_image_page(__GFP_HIGHMEM|__GFP_KSWAPD_RECLAIM);
1917                 memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
1918         }
1919         return nr_highmem;
1920 }
1921 #else
1922 static inline int get_highmem_buffer(int safe_needed) { return 0; }
1923
1924 static inline unsigned int alloc_highmem_pages(struct memory_bitmap *bm,
1925                                                unsigned int n) { return 0; }
1926 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
1927
1928 /**
1929  * swsusp_alloc - Allocate memory for hibernation image.
1930  *
1931  * We first try to allocate as many highmem pages as there are
1932  * saveable highmem pages in the system.  If that fails, we allocate
1933  * non-highmem pages for the copies of the remaining highmem ones.
1934  *
1935  * In this approach it is likely that the copies of highmem pages will
1936  * also be located in the high memory, because of the way in which
1937  * copy_data_pages() works.
1938  */
1939 static int swsusp_alloc(struct memory_bitmap *copy_bm,
1940                         unsigned int nr_pages, unsigned int nr_highmem)
1941 {
1942         if (nr_highmem > 0) {
1943                 if (get_highmem_buffer(PG_ANY))
1944                         goto err_out;
1945                 if (nr_highmem > alloc_highmem) {
1946                         nr_highmem -= alloc_highmem;
1947                         nr_pages += alloc_highmem_pages(copy_bm, nr_highmem);
1948                 }
1949         }
1950         if (nr_pages > alloc_normal) {
1951                 nr_pages -= alloc_normal;
1952                 while (nr_pages-- > 0) {
1953                         struct page *page;
1954
1955                         page = alloc_image_page(GFP_ATOMIC);
1956                         if (!page)
1957                                 goto err_out;
1958                         memory_bm_set_bit(copy_bm, page_to_pfn(page));
1959                 }
1960         }
1961
1962         return 0;
1963
1964  err_out:
1965         swsusp_free();
1966         return -ENOMEM;
1967 }
1968
1969 asmlinkage __visible int swsusp_save(void)
1970 {
1971         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
1972
1973         pr_info("Creating hibernation image:\n");
1974
1975         drain_local_pages(NULL);
1976         nr_pages = count_data_pages();
1977         nr_highmem = count_highmem_pages();
1978         pr_info("Need to copy %u pages\n", nr_pages + nr_highmem);
1979
1980         if (!enough_free_mem(nr_pages, nr_highmem)) {
1981                 pr_err("Not enough free memory\n");
1982                 return -ENOMEM;
1983         }
1984
1985         if (swsusp_alloc(&copy_bm, nr_pages, nr_highmem)) {
1986                 pr_err("Memory allocation failed\n");
1987                 return -ENOMEM;
1988         }
1989
1990         /*
1991          * During allocating of suspend pagedir, new cold pages may appear.
1992          * Kill them.
1993          */
1994         drain_local_pages(NULL);
1995         copy_data_pages(&copy_bm, &orig_bm);
1996
1997         /*
1998          * End of critical section. From now on, we can write to memory,
1999          * but we should not touch disk. This specially means we must _not_
2000          * touch swap space! Except we must write out our image of course.
2001          */
2002
2003         nr_pages += nr_highmem;
2004         nr_copy_pages = nr_pages;
2005         nr_meta_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages * sizeof(long), PAGE_SIZE);
2006
2007         pr_info("Hibernation image created (%d pages copied)\n", nr_pages);
2008
2009         return 0;
2010 }
2011
2012 #ifndef CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER
2013 static int init_header_complete(struct swsusp_info *info)
2014 {
2015         memcpy(&info->uts, init_utsname(), sizeof(struct new_utsname));
2016         info->version_code = LINUX_VERSION_CODE;
2017         return 0;
2018 }
2019
2020 static char *check_image_kernel(struct swsusp_info *info)
2021 {
2022         if (info->version_code != LINUX_VERSION_CODE)
2023                 return "kernel version";
2024         if (strcmp(info->uts.sysname,init_utsname()->sysname))
2025                 return "system type";
2026         if (strcmp(info->uts.release,init_utsname()->release))
2027                 return "kernel release";
2028         if (strcmp(info->uts.version,init_utsname()->version))
2029                 return "version";
2030         if (strcmp(info->uts.machine,init_utsname()->machine))
2031                 return "machine";
2032         return NULL;
2033 }
2034 #endif /* CONFIG_ARCH_HIBERNATION_HEADER */
2035
2036 unsigned long snapshot_get_image_size(void)
2037 {
2038         return nr_copy_pages + nr_meta_pages + 1;
2039 }
2040
2041 static int init_header(struct swsusp_info *info)
2042 {
2043         memset(info, 0, sizeof(struct swsusp_info));
2044         info->num_physpages = get_num_physpages();
2045         info->image_pages = nr_copy_pages;
2046         info->pages = snapshot_get_image_size();
2047         info->size = info->pages;
2048         info->size <<= PAGE_SHIFT;
2049         return init_header_complete(info);
2050 }
2051
2052 /**
2053  * pack_pfns - Prepare PFNs for saving.
2054  * @bm: Memory bitmap.
2055  * @buf: Memory buffer to store the PFNs in.
2056  *
2057  * PFNs corresponding to set bits in @bm are stored in the area of memory
2058  * pointed to by @buf (1 page at a time).
2059  */
2060 static inline void pack_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2061 {
2062         int j;
2063
2064         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2065                 buf[j] = memory_bm_next_pfn(bm);
2066                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2067                         break;
2068                 /* Save page key for data page (s390 only). */
2069                 page_key_read(buf + j);
2070         }
2071 }
2072
2073 /**
2074  * snapshot_read_next - Get the address to read the next image page from.
2075  * @handle: Snapshot handle to be used for the reading.
2076  *
2077  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2078  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2079  * passed to this function every next time.
2080  *
2081  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2082  * is allowed to read up to the returned number of bytes from the memory
2083  * location computed by the data_of() macro.
2084  *
2085  * The function returns 0 to indicate the end of the data stream condition,
2086  * and negative numbers are returned on errors.  If that happens, the structure
2087  * pointed to by @handle is not updated and should not be used any more.
2088  */
2089 int snapshot_read_next(struct snapshot_handle *handle)
2090 {
2091         if (handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2092                 return 0;
2093
2094         if (!buffer) {
2095                 /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2096                 buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2097                 if (!buffer)
2098                         return -ENOMEM;
2099         }
2100         if (!handle->cur) {
2101                 int error;
2102
2103                 error = init_header((struct swsusp_info *)buffer);
2104                 if (error)
2105                         return error;
2106                 handle->buffer = buffer;
2107                 memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2108                 memory_bm_position_reset(&copy_bm);
2109         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages) {
2110                 clear_page(buffer);
2111                 pack_pfns(buffer, &orig_bm);
2112         } else {
2113                 struct page *page;
2114
2115                 page = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(&copy_bm));
2116                 if (PageHighMem(page)) {
2117                         /*
2118                          * Highmem pages are copied to the buffer,
2119                          * because we can't return with a kmapped
2120                          * highmem page (we may not be called again).
2121                          */
2122                         void *kaddr;
2123
2124                         kaddr = kmap_atomic(page);
2125                         copy_page(buffer, kaddr);
2126                         kunmap_atomic(kaddr);
2127                         handle->buffer = buffer;
2128                 } else {
2129                         handle->buffer = page_address(page);
2130                 }
2131         }
2132         handle->cur++;
2133         return PAGE_SIZE;
2134 }
2135
2136 static void duplicate_memory_bitmap(struct memory_bitmap *dst,
2137                                     struct memory_bitmap *src)
2138 {
2139         unsigned long pfn;
2140
2141         memory_bm_position_reset(src);
2142         pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2143         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2144                 memory_bm_set_bit(dst, pfn);
2145                 pfn = memory_bm_next_pfn(src);
2146         }
2147 }
2148
2149 /**
2150  * mark_unsafe_pages - Mark pages that were used before hibernation.
2151  *
2152  * Mark the pages that cannot be used for storing the image during restoration,
2153  * because they conflict with the pages that had been used before hibernation.
2154  */
2155 static void mark_unsafe_pages(struct memory_bitmap *bm)
2156 {
2157         unsigned long pfn;
2158
2159         /* Clear the "free"/"unsafe" bit for all PFNs */
2160         memory_bm_position_reset(free_pages_map);
2161         pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2162         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2163                 memory_bm_clear_current(free_pages_map);
2164                 pfn = memory_bm_next_pfn(free_pages_map);
2165         }
2166
2167         /* Mark pages that correspond to the "original" PFNs as "unsafe" */
2168         duplicate_memory_bitmap(free_pages_map, bm);
2169
2170         allocated_unsafe_pages = 0;
2171 }
2172
2173 static int check_header(struct swsusp_info *info)
2174 {
2175         char *reason;
2176
2177         reason = check_image_kernel(info);
2178         if (!reason && info->num_physpages != get_num_physpages())
2179                 reason = "memory size";
2180         if (reason) {
2181                 pr_err("Image mismatch: %s\n", reason);
2182                 return -EPERM;
2183         }
2184         return 0;
2185 }
2186
2187 /**
2188  * load header - Check the image header and copy the data from it.
2189  */
2190 static int load_header(struct swsusp_info *info)
2191 {
2192         int error;
2193
2194         restore_pblist = NULL;
2195         error = check_header(info);
2196         if (!error) {
2197                 nr_copy_pages = info->image_pages;
2198                 nr_meta_pages = info->pages - info->image_pages - 1;
2199         }
2200         return error;
2201 }
2202
2203 /**
2204  * unpack_orig_pfns - Set bits corresponding to given PFNs in a memory bitmap.
2205  * @bm: Memory bitmap.
2206  * @buf: Area of memory containing the PFNs.
2207  *
2208  * For each element of the array pointed to by @buf (1 page at a time), set the
2209  * corresponding bit in @bm.
2210  */
2211 static int unpack_orig_pfns(unsigned long *buf, struct memory_bitmap *bm)
2212 {
2213         int j;
2214
2215         for (j = 0; j < PAGE_SIZE / sizeof(long); j++) {
2216                 if (unlikely(buf[j] == BM_END_OF_MAP))
2217                         break;
2218
2219                 /* Extract and buffer page key for data page (s390 only). */
2220                 page_key_memorize(buf + j);
2221
2222                 if (pfn_valid(buf[j]) && memory_bm_pfn_present(bm, buf[j]))
2223                         memory_bm_set_bit(bm, buf[j]);
2224                 else
2225                         return -EFAULT;
2226         }
2227
2228         return 0;
2229 }
2230
2231 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2232 /*
2233  * struct highmem_pbe is used for creating the list of highmem pages that
2234  * should be restored atomically during the resume from disk, because the page
2235  * frames they have occupied before the suspend are in use.
2236  */
2237 struct highmem_pbe {
2238         struct page *copy_page; /* data is here now */
2239         struct page *orig_page; /* data was here before the suspend */
2240         struct highmem_pbe *next;
2241 };
2242
2243 /*
2244  * List of highmem PBEs needed for restoring the highmem pages that were
2245  * allocated before the suspend and included in the suspend image, but have
2246  * also been allocated by the "resume" kernel, so their contents cannot be
2247  * written directly to their "original" page frames.
2248  */
2249 static struct highmem_pbe *highmem_pblist;
2250
2251 /**
2252  * count_highmem_image_pages - Compute the number of highmem pages in the image.
2253  * @bm: Memory bitmap.
2254  *
2255  * The bits in @bm that correspond to image pages are assumed to be set.
2256  */
2257 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm)
2258 {
2259         unsigned long pfn;
2260         unsigned int cnt = 0;
2261
2262         memory_bm_position_reset(bm);
2263         pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2264         while (pfn != BM_END_OF_MAP) {
2265                 if (PageHighMem(pfn_to_page(pfn)))
2266                         cnt++;
2267
2268                 pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2269         }
2270         return cnt;
2271 }
2272
2273 static unsigned int safe_highmem_pages;
2274
2275 static struct memory_bitmap *safe_highmem_bm;
2276
2277 /**
2278  * prepare_highmem_image - Allocate memory for loading highmem data from image.
2279  * @bm: Pointer to an uninitialized memory bitmap structure.
2280  * @nr_highmem_p: Pointer to the number of highmem image pages.
2281  *
2282  * Try to allocate as many highmem pages as there are highmem image pages
2283  * (@nr_highmem_p points to the variable containing the number of highmem image
2284  * pages).  The pages that are "safe" (ie. will not be overwritten when the
2285  * hibernation image is restored entirely) have the corresponding bits set in
2286  * @bm (it must be unitialized).
2287  *
2288  * NOTE: This function should not be called if there are no highmem image pages.
2289  */
2290 static int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2291                                  unsigned int *nr_highmem_p)
2292 {
2293         unsigned int to_alloc;
2294
2295         if (memory_bm_create(bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE))
2296                 return -ENOMEM;
2297
2298         if (get_highmem_buffer(PG_SAFE))
2299                 return -ENOMEM;
2300
2301         to_alloc = count_free_highmem_pages();
2302         if (to_alloc > *nr_highmem_p)
2303                 to_alloc = *nr_highmem_p;
2304         else
2305                 *nr_highmem_p = to_alloc;
2306
2307         safe_highmem_pages = 0;
2308         while (to_alloc-- > 0) {
2309                 struct page *page;
2310
2311                 page = alloc_page(__GFP_HIGHMEM);
2312                 if (!swsusp_page_is_free(page)) {
2313                         /* The page is "safe", set its bit the bitmap */
2314                         memory_bm_set_bit(bm, page_to_pfn(page));
2315                         safe_highmem_pages++;
2316                 }
2317                 /* Mark the page as allocated */
2318                 swsusp_set_page_forbidden(page);
2319                 swsusp_set_page_free(page);
2320         }
2321         memory_bm_position_reset(bm);
2322         safe_highmem_bm = bm;
2323         return 0;
2324 }
2325
2326 static struct page *last_highmem_page;
2327
2328 /**
2329  * get_highmem_page_buffer - Prepare a buffer to store a highmem image page.
2330  *
2331  * For a given highmem image page get a buffer that suspend_write_next() should
2332  * return to its caller to write to.
2333  *
2334  * If the page is to be saved to its "original" page frame or a copy of
2335  * the page is to be made in the highmem, @buffer is returned.  Otherwise,
2336  * the copy of the page is to be made in normal memory, so the address of
2337  * the copy is returned.
2338  *
2339  * If @buffer is returned, the caller of suspend_write_next() will write
2340  * the page's contents to @buffer, so they will have to be copied to the
2341  * right location on the next call to suspend_write_next() and it is done
2342  * with the help of copy_last_highmem_page().  For this purpose, if
2343  * @buffer is returned, @last_highmem_page is set to the page to which
2344  * the data will have to be copied from @buffer.
2345  */
2346 static void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2347                                      struct chain_allocator *ca)
2348 {
2349         struct highmem_pbe *pbe;
2350         void *kaddr;
2351
2352         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page)) {
2353                 /*
2354                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2355                  * use it directly to store the loaded page.
2356                  */
2357                 last_highmem_page = page;
2358                 return buffer;
2359         }
2360         /*
2361          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2362          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2363          */
2364         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct highmem_pbe));
2365         if (!pbe) {
2366                 swsusp_free();
2367                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2368         }
2369         pbe->orig_page = page;
2370         if (safe_highmem_pages > 0) {
2371                 struct page *tmp;
2372
2373                 /* Copy of the page will be stored in high memory */
2374                 kaddr = buffer;
2375                 tmp = pfn_to_page(memory_bm_next_pfn(safe_highmem_bm));
2376                 safe_highmem_pages--;
2377                 last_highmem_page = tmp;
2378                 pbe->copy_page = tmp;
2379         } else {
2380                 /* Copy of the page will be stored in normal memory */
2381                 kaddr = safe_pages_list;
2382                 safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2383                 pbe->copy_page = virt_to_page(kaddr);
2384         }
2385         pbe->next = highmem_pblist;
2386         highmem_pblist = pbe;
2387         return kaddr;
2388 }
2389
2390 /**
2391  * copy_last_highmem_page - Copy most the most recent highmem image page.
2392  *
2393  * Copy the contents of a highmem image from @buffer, where the caller of
2394  * snapshot_write_next() has stored them, to the right location represented by
2395  * @last_highmem_page .
2396  */
2397 static void copy_last_highmem_page(void)
2398 {
2399         if (last_highmem_page) {
2400                 void *dst;
2401
2402                 dst = kmap_atomic(last_highmem_page);
2403                 copy_page(dst, buffer);
2404                 kunmap_atomic(dst);
2405                 last_highmem_page = NULL;
2406         }
2407 }
2408
2409 static inline int last_highmem_page_copied(void)
2410 {
2411         return !last_highmem_page;
2412 }
2413
2414 static inline void free_highmem_data(void)
2415 {
2416         if (safe_highmem_bm)
2417                 memory_bm_free(safe_highmem_bm, PG_UNSAFE_CLEAR);
2418
2419         if (buffer)
2420                 free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2421 }
2422 #else
2423 static unsigned int count_highmem_image_pages(struct memory_bitmap *bm) { return 0; }
2424
2425 static inline int prepare_highmem_image(struct memory_bitmap *bm,
2426                                         unsigned int *nr_highmem_p) { return 0; }
2427
2428 static inline void *get_highmem_page_buffer(struct page *page,
2429                                             struct chain_allocator *ca)
2430 {
2431         return ERR_PTR(-EINVAL);
2432 }
2433
2434 static inline void copy_last_highmem_page(void) {}
2435 static inline int last_highmem_page_copied(void) { return 1; }
2436 static inline void free_highmem_data(void) {}
2437 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
2438
2439 #define PBES_PER_LINKED_PAGE    (LINKED_PAGE_DATA_SIZE / sizeof(struct pbe))
2440
2441 /**
2442  * prepare_image - Make room for loading hibernation image.
2443  * @new_bm: Unitialized memory bitmap structure.
2444  * @bm: Memory bitmap with unsafe pages marked.
2445  *
2446  * Use @bm to mark the pages that will be overwritten in the process of
2447  * restoring the system memory state from the suspend image ("unsafe" pages)
2448  * and allocate memory for the image.
2449  *
2450  * The idea is to allocate a new memory bitmap first and then allocate
2451  * as many pages as needed for image data, but without specifying what those
2452  * pages will be used for just yet.  Instead, we mark them all as allocated and
2453  * create a lists of "safe" pages to be used later.  On systems with high
2454  * memory a list of "safe" highmem pages is created too.
2455  */
2456 static int prepare_image(struct memory_bitmap *new_bm, struct memory_bitmap *bm)
2457 {
2458         unsigned int nr_pages, nr_highmem;
2459         struct linked_page *lp;
2460         int error;
2461
2462         /* If there is no highmem, the buffer will not be necessary */
2463         free_image_page(buffer, PG_UNSAFE_CLEAR);
2464         buffer = NULL;
2465
2466         nr_highmem = count_highmem_image_pages(bm);
2467         mark_unsafe_pages(bm);
2468
2469         error = memory_bm_create(new_bm, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2470         if (error)
2471                 goto Free;
2472
2473         duplicate_memory_bitmap(new_bm, bm);
2474         memory_bm_free(bm, PG_UNSAFE_KEEP);
2475         if (nr_highmem > 0) {
2476                 error = prepare_highmem_image(bm, &nr_highmem);
2477                 if (error)
2478                         goto Free;
2479         }
2480         /*
2481          * Reserve some safe pages for potential later use.
2482          *
2483          * NOTE: This way we make sure there will be enough safe pages for the
2484          * chain_alloc() in get_buffer().  It is a bit wasteful, but
2485          * nr_copy_pages cannot be greater than 50% of the memory anyway.
2486          *
2487          * nr_copy_pages cannot be less than allocated_unsafe_pages too.
2488          */
2489         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2490         nr_pages = DIV_ROUND_UP(nr_pages, PBES_PER_LINKED_PAGE);
2491         while (nr_pages > 0) {
2492                 lp = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2493                 if (!lp) {
2494                         error = -ENOMEM;
2495                         goto Free;
2496                 }
2497                 lp->next = safe_pages_list;
2498                 safe_pages_list = lp;
2499                 nr_pages--;
2500         }
2501         /* Preallocate memory for the image */
2502         nr_pages = nr_copy_pages - nr_highmem - allocated_unsafe_pages;
2503         while (nr_pages > 0) {
2504                 lp = (struct linked_page *)get_zeroed_page(GFP_ATOMIC);
2505                 if (!lp) {
2506                         error = -ENOMEM;
2507                         goto Free;
2508                 }
2509                 if (!swsusp_page_is_free(virt_to_page(lp))) {
2510                         /* The page is "safe", add it to the list */
2511                         lp->next = safe_pages_list;
2512                         safe_pages_list = lp;
2513                 }
2514                 /* Mark the page as allocated */
2515                 swsusp_set_page_forbidden(virt_to_page(lp));
2516                 swsusp_set_page_free(virt_to_page(lp));
2517                 nr_pages--;
2518         }
2519         return 0;
2520
2521  Free:
2522         swsusp_free();
2523         return error;
2524 }
2525
2526 /**
2527  * get_buffer - Get the address to store the next image data page.
2528  *
2529  * Get the address that snapshot_write_next() should return to its caller to
2530  * write to.
2531  */
2532 static void *get_buffer(struct memory_bitmap *bm, struct chain_allocator *ca)
2533 {
2534         struct pbe *pbe;
2535         struct page *page;
2536         unsigned long pfn = memory_bm_next_pfn(bm);
2537
2538         if (pfn == BM_END_OF_MAP)
2539                 return ERR_PTR(-EFAULT);
2540
2541         page = pfn_to_page(pfn);
2542         if (PageHighMem(page))
2543                 return get_highmem_page_buffer(page, ca);
2544
2545         if (swsusp_page_is_forbidden(page) && swsusp_page_is_free(page))
2546                 /*
2547                  * We have allocated the "original" page frame and we can
2548                  * use it directly to store the loaded page.
2549                  */
2550                 return page_address(page);
2551
2552         /*
2553          * The "original" page frame has not been allocated and we have to
2554          * use a "safe" page frame to store the loaded page.
2555          */
2556         pbe = chain_alloc(ca, sizeof(struct pbe));
2557         if (!pbe) {
2558                 swsusp_free();
2559                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2560         }
2561         pbe->orig_address = page_address(page);
2562         pbe->address = safe_pages_list;
2563         safe_pages_list = safe_pages_list->next;
2564         pbe->next = restore_pblist;
2565         restore_pblist = pbe;
2566         return pbe->address;
2567 }
2568
2569 /**
2570  * snapshot_write_next - Get the address to store the next image page.
2571  * @handle: Snapshot handle structure to guide the writing.
2572  *
2573  * On the first call, @handle should point to a zeroed snapshot_handle
2574  * structure.  The structure gets populated then and a pointer to it should be
2575  * passed to this function every next time.
2576  *
2577  * On success, the function returns a positive number.  Then, the caller
2578  * is allowed to write up to the returned number of bytes to the memory
2579  * location computed by the data_of() macro.
2580  *
2581  * The function returns 0 to indicate the "end of file" condition.  Negative
2582  * numbers are returned on errors, in which cases the structure pointed to by
2583  * @handle is not updated and should not be used any more.
2584  */
2585 int snapshot_write_next(struct snapshot_handle *handle)
2586 {
2587         static struct chain_allocator ca;
2588         int error = 0;
2589
2590         /* Check if we have already loaded the entire image */
2591         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages)
2592                 return 0;
2593
2594         handle->sync_read = 1;
2595
2596         if (!handle->cur) {
2597                 if (!buffer)
2598                         /* This makes the buffer be freed by swsusp_free() */
2599                         buffer = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2600
2601                 if (!buffer)
2602                         return -ENOMEM;
2603
2604                 handle->buffer = buffer;
2605         } else if (handle->cur == 1) {
2606                 error = load_header(buffer);
2607                 if (error)
2608                         return error;
2609
2610                 safe_pages_list = NULL;
2611
2612                 error = memory_bm_create(&copy_bm, GFP_ATOMIC, PG_ANY);
2613                 if (error)
2614                         return error;
2615
2616                 /* Allocate buffer for page keys. */
2617                 error = page_key_alloc(nr_copy_pages);
2618                 if (error)
2619                         return error;
2620
2621                 hibernate_restore_protection_begin();
2622         } else if (handle->cur <= nr_meta_pages + 1) {
2623                 error = unpack_orig_pfns(buffer, &copy_bm);
2624                 if (error)
2625                         return error;
2626
2627                 if (handle->cur == nr_meta_pages + 1) {
2628                         error = prepare_image(&orig_bm, &copy_bm);
2629                         if (error)
2630                                 return error;
2631
2632                         chain_init(&ca, GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2633                         memory_bm_position_reset(&orig_bm);
2634                         restore_pblist = NULL;
2635                         handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2636                         handle->sync_read = 0;
2637                         if (IS_ERR(handle->buffer))
2638                                 return PTR_ERR(handle->buffer);
2639                 }
2640         } else {
2641                 copy_last_highmem_page();
2642                 /* Restore page key for data page (s390 only). */
2643                 page_key_write(handle->buffer);
2644                 hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2645                 handle->buffer = get_buffer(&orig_bm, &ca);
2646                 if (IS_ERR(handle->buffer))
2647                         return PTR_ERR(handle->buffer);
2648                 if (handle->buffer != buffer)
2649                         handle->sync_read = 0;
2650         }
2651         handle->cur++;
2652         return PAGE_SIZE;
2653 }
2654
2655 /**
2656  * snapshot_write_finalize - Complete the loading of a hibernation image.
2657  *
2658  * Must be called after the last call to snapshot_write_next() in case the last
2659  * page in the image happens to be a highmem page and its contents should be
2660  * stored in highmem.  Additionally, it recycles bitmap memory that's not
2661  * necessary any more.
2662  */
2663 void snapshot_write_finalize(struct snapshot_handle *handle)
2664 {
2665         copy_last_highmem_page();
2666         /* Restore page key for data page (s390 only). */
2667         page_key_write(handle->buffer);
2668         page_key_free();
2669         hibernate_restore_protect_page(handle->buffer);
2670         /* Do that only if we have loaded the image entirely */
2671         if (handle->cur > 1 && handle->cur > nr_meta_pages + nr_copy_pages) {
2672                 memory_bm_recycle(&orig_bm);
2673                 free_highmem_data();
2674         }
2675 }
2676
2677 int snapshot_image_loaded(struct snapshot_handle *handle)
2678 {
2679         return !(!nr_copy_pages || !last_highmem_page_copied() ||
2680                         handle->cur <= nr_meta_pages + nr_copy_pages);
2681 }
2682
2683 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2684 /* Assumes that @buf is ready and points to a "safe" page */
2685 static inline void swap_two_pages_data(struct page *p1, struct page *p2,
2686                                        void *buf)
2687 {
2688         void *kaddr1, *kaddr2;
2689
2690         kaddr1 = kmap_atomic(p1);
2691         kaddr2 = kmap_atomic(p2);
2692         copy_page(buf, kaddr1);
2693         copy_page(kaddr1, kaddr2);
2694         copy_page(kaddr2, buf);
2695         kunmap_atomic(kaddr2);
2696         kunmap_atomic(kaddr1);
2697 }
2698
2699 /**
2700  * restore_highmem - Put highmem image pages into their original locations.
2701  *
2702  * For each highmem page that was in use before hibernation and is included in
2703  * the image, and also has been allocated by the "restore" kernel, swap its
2704  * current contents with the previous (ie. "before hibernation") ones.
2705  *
2706  * If the restore eventually fails, we can call this function once again and
2707  * restore the highmem state as seen by the restore kernel.
2708  */
2709 int restore_highmem(void)
2710 {
2711         struct highmem_pbe *pbe = highmem_pblist;
2712         void *buf;
2713
2714         if (!pbe)
2715                 return 0;
2716
2717         buf = get_image_page(GFP_ATOMIC, PG_SAFE);
2718         if (!buf)
2719                 return -ENOMEM;
2720
2721         while (pbe) {
2722                 swap_two_pages_data(pbe->copy_page, pbe->orig_page, buf);
2723                 pbe = pbe->next;
2724         }
2725         free_image_page(buf, PG_UNSAFE_CLEAR);
2726         return 0;
2727 }
2728 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */